.. note::

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4. @OpenWeatherMapからのリアルタイム天気情報
===============================================

このプロジェクトでは、LCDに時間と一緒に現在の天気を表示するスマートクロックを作成します。

**1. 必要なコンポーネント**

このプロジェクトには以下のコンポーネントが必要です。

一式をまとめて購入するのが便利です。リンクはこちら：

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - 名称
        - このキットに含まれるアイテム数
        - リンク
    *   - ケプラーキット
        - 450+
        - |link_kepler_kit|

下記のリンクから個別にも購入可能です。

.. list-table::
    :widths: 5 20 5 20
    :header-rows: 1

    *   - SN
        - コンポーネント
        - 個数
        - リンク

    *   - 1
        - :ref:`cpn_pico_w`
        - 1
        - |link_picow_buy|
    *   - 2
        - Micro USBケーブル
        - 1
        - 
    *   - 3
        - :ref:`cpn_breadboard`
        - 1
        - |link_breadboard_buy|
    *   - 4
        - :ref:`cpn_wire`
        - 数本
        - |link_wires_buy|
    *   - 5
        - :ref:`cpn_i2c_lcd`
        - 1
        - |link_i2clcd1602_buy|
    *   - 6
        - :ref:`cpn_lipo_charger`
        - 1
        -  
    *   - 7
        - 18650バッテリー
        - 1
        -  
    *   - 8
        - バッテリーホルダー
        - 1
        -  

**2. 回路を作成する**

    .. warning::

        Li-po充電モジュールが図の通りに接続されていることを確認してください。それ以外の場合、ショートが起きてバッテリーや回路が損傷する可能性があります。

.. image:: img/wiring/4.owm_bb.png

**3. OpenWeatherのAPIキーを取得する**

|link_openweather| は、OpenWeather Ltdが運営するオンラインサービスで、APIを介して全世界の天気データを提供しています。現在の天気、予報、短期予報、過去の天気データなど、地理的な位置に関係なく取得できます。

#. |link_openweather| にアクセスしてログイン／アカウントを作成します。

    .. image:: img/OWM-1.png

#. ナビゲーションバーからAPIページに移動します。

    .. image:: img/OWM-2.png

#. **現在の天気データ** を見つけて、サブスクライブをクリックします。

    .. image:: img/OWM-3.png

#. **現在の天気と予報コレクション** の下で、適切なサービスにサブスクライブします。このプロジェクトでは、無料プランで十分です。

   .. image:: img/OWM-4.png

#. **APIキー** ページからキーをコピーします。

   .. image:: img/OWM-5.png
 
#. それをRaspberry Pi Pico Wの ``secrets.py`` スクリプトにコピーします。

    .. image:: img/4_openweather1.png

    .. note::

        もしPico Wに ``do_connect.py`` および ``secrets.py`` スクリプトがない場合、 :ref:`iot_access` を参照して作成してください。

    .. code-block:: python
        :emphasize-lines: 5

        secrets = {
        'ssid': 'SSID',
        'password': 'PASSWORD',
        'webhooks_key':'WEBHOOKS_API_KEY',
        'openweather_api_key':'OPENWEATHERMAP_API_KEY'
        }

**4. スクリプトを実行する**

#. ``kepler-kit-main/iot`` パスの下にある ``4_weather.py`` ファイルを開き、 **現在のスクリプトを実行** ボタンをクリックするか、F5キーを押して実行します。

    .. image:: img/4_openweather2.png

#. スクリプトが実行された後、I2C LCD1602にあなたの地域の時間と天気情報が表示されます。

    .. note::

        コードが実行中で画面が真っ白な場合は、モジュールの背面にあるポテンショメータを回してコントラストを調整できます。

#. このスクリプトを起動時に自動的に実行させたい場合は、それをRaspberry Pi Pico Wに ``main.py`` として保存できます。


**動作原理は？**

Raspberry Pi Pico Wは、 :ref:`iot_access` で説明されているように、インターネットに接続する必要があります。このプロジェクトでは、そのまま使用します。

.. code-block:: python

    from do_connect import *
    do_connect()

インターネットに接続した後、以下の数行のコードでPico Wの時刻をグリニッジ標準時に同期します。

.. code-block:: python

   import ntptime
   while True:
      try:
         ntptime.settime()
         print('Time Set Successfully')
         break
      except OSError:
         print('Time Setting...')
         continue    

LCDを初期化するには、 :ref:`py_lcd` を参照して、使用方法の詳細を確認してください。

.. code-block:: python

   from lcd1602 import LCD
   lcd=LCD()
   lcd.clear() 
   string = 'Loading...'
   lcd.message(string)

天気データ（例：気温、風速）を取得する前に、単位を選択する必要があります。この場合、単位は ``metric`` です。

.. code-block:: python

   # Open Weather
   TEMPERATURE_UNITS = {
      "standard": "K",
      "metric": "°C",
      "imperial": "°F",
   }

   SPEED_UNITS = {
      "standard": "m/s",
      "metric": "m/s",
      "imperial": "mph",
   }

   units = "metric"

次に、この関数は ``openweathermap.org`` から天気データを取得します。
都市名、APIキー、設定された単位でURLメッセージを投稿します。
結果として、天気データが含まれる ``JSON`` ファイルを受け取ります。

.. code-block:: python

   def get_weather(city, api_key, units='metric', lang='en'):
      '''
      Get weather data from openweathermap.org
         city: City name, state code and country code divided by comma, Please, refer to ISO 3166 for the state codes or country codes. https://www.iso.org/obp/ui/#search
         api_key: Your unique API key (you can always find it on your openweather account page under the "API key" tab https://home.openweathermap.org/api_keys)
         unit: Units of measurement. standard, metric and imperial units are available. If you do not use the units parameter, standard units will be applied by default. More: https://openweathermap.org/current#data
         lang: You can use this parameter to get the output in your language. More: https://openweathermap.org/current#multi
      '''
      url = f"https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q={city}&appid={api_key}&units={units}&lang={lang}"
      print(url)
      res = urequests.post(url)
      return res.json()

この一連の生データを出力すると、以下に示すような情報が表示されます。

.. code-block:: python

   weather data example:
   {
       'timezone': 28800,
       'sys': {
           'type': 2,
           'sunrise': 1659650200,
           'country': 'CN',
           'id': 2031340,
           'sunset': 1659697371
       },
       'base': 'stations',
       'main': {
           'pressure': 1008,
           'feels_like': 304.73,
           'temp_max': 301.01,
           'temp': 300.4,
           'temp_min': 299.38,
           'humidity': 91,
           'sea_level': 1008,
           'grnd_level': 1006
       },
       'visibility': 10000,
       'id': 1795565,
       'clouds': {
           'all': 96
       }, 
       'coord': {
           'lon': 114.0683,
           'lat': 22.5455
       },
       'name': 'Shenzhen',
       'cod': 200,
       'weather':[{
           'id': 804,
           'icon': '04d',
           'main': 'Clouds',
           'description': 'overcast clouds'
       }],
       'dt': 1659663579,
       'wind': {
           'gust': 7.06,
           'speed': 3.69,
           'deg': 146
       }
   }

``print_weather(weather_data)`` 関数を使って、これらの生データを読みやすい形式に変換して出力します。
この関数は呼び出されていませんが、 ``while True`` 内で必要に応じてこの行をコメント解除できます。

.. image:: img/4_openweather3.png

.. code-block:: python
   :emphasize-lines: 2

   # シェル出力
   print_weather(weather_data)

``while True`` ループでは、最初に ``get_weather()`` 関数が呼び出され、このプロジェクトに必要な ``weather`` 、 ``temperature`` 、 ``humidity`` 情報が取得されます。

.. code-block:: python

   weather_data = get_weather('shenzhen', secrets['openweather_api_key'], units=units)
   weather=weather_data["weather"][0]["main"]
   t=weather_data["main"]["temp"]
   rh=weather_data["main"]["humidity"]

現地時間を取得します。ここでは ``time.localtime()`` 関数が呼び出され、タプル（年、月、日、時間、分、秒、曜日、年日）のセットが返されます。この中から ``hour`` と ``minute`` を取り出しています。

すでにPico Wはグリニッジ標準時に同期されているため、あなたの地域のタイムゾーンを加える必要があります。

.. code-block:: python
    
    # 時間の取得（+24は西半球用）
    # 負の場合は24を加える
    # hours = time.localtime()[3] + int(weather_data["timezone"] / 3600) + 24  # 西半球のみ

    hours = time.localtime()[3] + int(weather_data["timezone"] / 3600)
    mins = time.localtime()[4]

最終的に、天気情報と時刻はLCD1602に表示されます。

.. code-block:: python

   lcd.clear()
   time.sleep_ms(200)
   string = f'{hours:02d}:{mins:02d} {weather}\n'
   lcd.message(string)
   string = f'{t}{TEMPERATURE_UNITS[units]} {rh}%rh'
   lcd.message(string)

メインループが30秒ごとに実行されると、LCD1602は30秒ごとにリフレッシュする時計になります。