Lo standard NMEA 0183, uno standard di comunicazione definito dall'organizzazione NMEA, definisce un protocollo di comunicazione che permette di scambiare dati fra diversi strumenti.
Una bussola può, ad esempio, inviare la "prua nave" a un radar per permettere una visualizzazione a nord-up.
Un GPS è in grado di inviare informazioni di di navigazione e rotta a un pilota automatico per dirigere la barca verso un percorso programmato.
Talker e Listener
La comunicazione con il protocollo NMEA 0183 coinvolge almeno uno strumento che invia dati e un'altra che riceve i dati.
Per convenzione, uno strumento che invia dati si chiama un talker, mentre uno strumento che riceve i dati si chiama un listener.
Con il protocollo NMEA 0183, l'informazione è passata in frasi che sono costituite da caratteri leggibili.
Il contenuto di una frase è ben definito dalla norma e inizia sempre con un '$' o un '!' carattere e finisce sempre con un codice speciale, chiamato LF (Line Feed).
Così, un listener sa sempre quando e inizia frase e finisce.
Lo standard NMEA specifica inoltre che un talker può inviare uno o più frasi ogni volta che desidera, ma preferibilmente non più di una volta al secondo.
Un'eccezione a questa regola sono bussole-giroscopio e le bussole fluxgate, che spesso trasmettono 10 frasi al secondo o più.
Lo standard NMEA 0183 specifica che un talker deve avere una capacità di gestire fino quattro listener.
Ciò significa che si dovrebbe essere in grado di collegare fino a quattro strumenti che ricevono i dati da un altro strumento, come mostrato nella figura sotto.
Questo però è caratteristica molto facile da raggiungere, proprio come paragonare una persona che racconta una storia ad un pubblico di quattro persone. L'unico requisito per l'oratore è parlare abbastanza forte.
La situazione si complica quando più talker devono inviare i dati a un listener.
Un esempio tipico è quando un GPS e uno strumento del vento devono inviare i dati ad un autopilota.
Un altro esempio molto valido è in cui diversi talker, tutti gli strumenti di navigazione (gps, velocità, vento, profondità, ecc) devono parlare con un listener (il software di navigazione su un computer) vigura sotto.
Lo standard NMEA 0183 non è predisposto per questa situazione, senza attrezzature speciali, questo è impossibile.
Tecnicamente perchè le uscite degli talker saranno effettivamente in corto circuito tra loro e le frasi che vengono trasmesse saranno danneggiate ed incomprensibili, dal momento che ogni talker può iniziare a inviare il proprio dato in qualsiasi momento senza alcun controllo.
Per spiegarlo con un esempio, è come il risultato di quattro persone che raccontano una storia diversa da un ascoltatore allo stesso tempo con lo stesso tono e volume di voce, incomprensibile se non per qualche parola casuale fuori dal coro.
Il Multiplexer
Un multiplexer NMEA, chiamato anche combinatore, ci viene in aiuto e risolve il problema offrendo uno spazio intermedio nel quale depositare le frasi.
Ogni talker del sistema è collegato ad un proprio ingresso NMEA del multiplexer, come indicato nella figura sotto.
Il multiplexer legge le frasi complete da ogni talker connesso e li memorizza in un buffer.
C'è un buffer per ogni ingresso, sufficientemente grande da contenere diverse frasi.
Successivamente, il multiplexer controlla ogni buffer in modalità round-robin per la presenza di frasi.
Ogni volta, una frase è presa da un buffer e inviato all'uscita NMEA del multiplexer nel momento corretto.
La figura sopra, mostra un multiplexer in un'installazione tipica, dove i dati NMEA da quattro strumenti vengono combinati in un unico flusso. Questo flusso viene inviato al computer collegato tramite un'interfaccia USB, RS-232, Bluetooth oppure tramite WiFi per essere quindi utilizzato per la navigazione elettronica.
Inoltre è collegato un autopilota che riceve i dati NMEA da strumenti o computer o entrambi, a seconda della configurazione del multiplexer.
Un valido esempio di Multiplexer è lo ShipModul Multiplex2-Wi, che integra la possibilità di ricevere dati fino a 4 fonrti NMEA 0183 di cui una programmabile a ricevere il prodotocollo Seatalk di Raymarine, molto utilizzato a bordo delle imbarcazioni. Tutti i dati ricevuti sono disponibili attraverso la porta USB per un PC oppure tramite una rete WiFi integrata.
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