ラズパイ版 IchigoJam でアナログ入力

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この記事は、IchigoJam Advent Calendar 2017 8日目の記事です。

1. はじめに

LPC1114版 IchigoJam にあって ラズパイ版にないものはけっこうあります。

  • ディスプレイ関連機能 (VIDEO/SWITCH コマンド)
  • サウンド関連機能 (BEEP/PLAY/TEMPO/SOUND コマンド)
  • マシン語関連機能 (USR コマンド)
  • 省電力機能 (SLEEP コマンド)
  • アナログ入力 (ANA コマンド)

その中でもとくに重要なアナログ入力ですが、今後も本体への実装は厳しそうなので、
回避策をご紹介したいと思います。

今回は、I2C通信対応のADコンバータを外部接続し、
ラズパイ版の IchigoJam BASIC でアナログ入力を実現してみます。

とはいえ、アナログ入力が使えないという課題自体は、Raspbian などのOSで
Raspberry Pi を利用している人にも共通しているため、ネット上にたくさんの情報がありました。

特にこちらの記事がとてもわかりやすく参考になりました。
http://kinokotimes.com/2017/02/02/python-mcp3425-16bits/

2. 準備物

Raspberry Pi本体

今回はPi3で試しました。

ADコンバータ

MCP3425というADコンバータのDIP化モジュールを秋月電子さんで購入しました。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-08018/

アナログセンサ

弊社によく転がっているシャープ製 測距センサ GP2Y0A02YK を使いました。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03158/

3. ADコンバータの仕様

I2Cアドレス

上位4bit がデバイスアドレスで 0b1101
下位3bit は発注時に指定がなければ 0b000
ということなので、普通に購入した場合、0b1101000 = 0x68 になります。

設定の書き込み

1バイト送信して設定を行います。
bit7: 1に固定
bit4: (1:設定後、連続して読み取り可能; 0: 読み取りのたびに設定必要;)
bit3,2: (0b00:12ビット値を取得; 0b01:14ビット値を取得; 0b10:16ビット値を取得;)

今回は連続読み取り、12bitモードを試しました。(0b10010000)

電圧の読み取り

2バイト受信して読み取ります。(コマンドは0x00)
0バイト目: 上位8bit(右詰め)
1バイト目: 下位8bit

12bit,14bit,16bit の各先頭のビットは符号ビットなので、
実際の数値は 11bit, 13bit, 15bit マスクして取得するようです。

4. 配線

下記の接続でうまくいきました。(あとで図を載せたいです!)

測距センサ

VDD — RPi(5V)
VSS — RPi(GND)
VO — ADC(VIN+)

ADコンバータ

VIN+ — センサー(VO)
VIN- — RPi(GND)
VSS — RPi(GND)
VDD — RPi(3.3V)
SCL — RPi(SCL)
SDA — RPi(SDA)

5. BASIC コード

下記のコードで、なんとなくそれらしい値が取得できました。

6. 今後の課題

  • 14bitモードや16bitモードも試してみましたが、うまくいきませんでした。
  • 下位3bitのI2Cアドレスを指定できれば、切り替えて複数アナログ入力もできるかもしれません。