Download as PDF, PPTX
![ソースコード
30
https://gist.github.com/nishio/6892f3de5d8b54153212c51f5e21f772
import smbus
from time import sleep
bus = smbus.SMBus(1)
addr = 0x3e
# initialization
data = [0x38, 0x39, 0x14, 0x70, 0x56, 0x6c, 0x38,
0x0c, 0x01]
wait = [1, 1, 1, 1, 1, 400, 1, 1, 2] # ms
for d, w in zip(data, wait):
print 'write', hex(d), 'wait', w, 'ms'
bus.write_byte_data(addr, 0b00000000, d)
sleep(w / 1000.0)
def cls():
bus.write_byte_data(addr, 0b00000000,
0b00000001)
char_table = {}
for i, c in enumerate('0123456789'):
char_table[c]= 0b00110000 + i
char_table['.'] = 0b00101110
def write(s):
for c in s:
bus.write_byte_data(addr, 0b01000000, char_table[c])
def write_deg_mark():
bus.write_byte_data(addr, 0b01000000, 0b11011111)
bus.write_byte_data(addr, 0b01000000, 0b01000011)
def get_temp():
addr = 0x48
v0, v1 = bus.read_i2c_block_data(addr, 1, 2)
temp = ((v0 << 8) + v1 >> 3) / 16.0
return "%2.1f" % temp
if __name__ == '__main__':
while True:
cls()
write(get_temp())
write_deg_mark()
sleep(0.5)](https://image.slidesharecdn.com/i2c-160607064747/85/I2C-Raspberry-Pi-30-320.jpg)
と
レジスタ1の[7:3](下位3ビット以外)をつなげた
13bitの値が温度計算式に入れるべき値。
34](https://image.slidesharecdn.com/i2c-160607064747/85/I2C-Raspberry-Pi-34-320.jpg)
![ボーレートを下げる
$ sudo modprobe -r i2c_bcm2708
$ sudo modprobe i2c-bcm2708 baudrate=100
$ dmesg # 確認
[ 8.506891] bcm2708_i2c 3f804000.i2c: BSC1
Controller at 0x3f804000 (irq 79) (baudrate
100000)
[ 436.079216] bcm2708_i2c 3f804000.i2c: BSC1
Controller at 0x3f804000 (irq 79) (baudrate 3814)
3814Baudまでしか下がらないみたい。
39](https://image.slidesharecdn.com/i2c-160607064747/85/I2C-Raspberry-Pi-39-320.jpg)
![比較してみる
47
take 1
01001000
H__HH_H_HH_H_H_H_H
__HH_____HHH______
00000000 10
_H_H_H_H_H_H_H_H_HH _H_H
__________________H HH__
01001000 10
_HHH__HH_H_H_H_H_H_H _H_H
__H__HH_____HH______ HH__
00001100
_H_H_H_H_H_HH_H_H
________HHHH_____
11001000 10
_H_H_H_H_H_H_H_H _H_HH
HHHH____HH______ HH__H
take 2
1001000
__H_H_H_H_H_H_H
_HH____HH______
00000000 01
_H_H_H_H_H_H_H_H _H_H
________________ __HH
0 01001000 10
_H _HHH__H_H_H_H_H_H_HH _H_H
__ __H__HH____HH______H HH__
00001101
_H_H_H_HH_H_HH_H_HH
________HHHHH___HH_
00010000 10
_H_H_H_HH_H_H_H_H_H_HH
______HH_________HH__H
S Addr Wr [A] Comm [A] S Addr Rd [A] [DataLow] A [DataHigh] NA P](https://image.slidesharecdn.com/i2c-160607064747/85/I2C-Raspberry-Pi-47-320.jpg)
![並べて書いてみる
49
take 1
0 1001000 0 0
00000010 0
0 1001000 1 0
00001100 0
11001000 1 0
take 2
0 1001000 0 0 # S Addr Wr [A]
000000010 0 # Comm [A]
0 1001000 1 0 # S Addr Rd [A]
00001101 0 # [DataLow] [A]
00010000 1 0 # [DataHigh] NA P
S Addr Wr [A] Comm [A] S Addr Rd [A] [DataLow] A [DataHigh] NA P
あるはずなのにないものを赤字で書いた
→あるはずのACKがないが本当にないのか？](https://image.slidesharecdn.com/i2c-160607064747/85/I2C-Raspberry-Pi-49-320.jpg)
![改めて比較→仕様書通り！
S 1001000 0 0 # S Addr Wr [A]
00000001 0 P # Comm [A]
S 1001000 1 0 # S Addr Rd [A]
00001101 0 # [DataLow] A
01001000 1 P # [DataHigh] NA P
Pのところは「クロックの立ち上がりでSDAを読
む」と0になるが、クロックがLOになる前にSDA
がHIになるので0ではなくP(Stop condition)
を表現しているのだとわかる。
1つ目のPは直後にSが来ることで、合わせて
Repeated Start Conditionだとわかる。
57](https://image.slidesharecdn.com/i2c-160607064747/85/I2C-Raspberry-Pi-57-320.jpg)
![[DL輪読会]Pay Attention to MLPs （gMLP）](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/kobayashi-210528032327-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
![[DL輪読会]物理学による帰納バイアスを組み込んだダイナミクスモデル作成に関する論文まとめ](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/physicsinductivebias1-200703042625-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
![[DL輪読会]SurfelGAN: Synthesizing Realistic Sensor Data for Autonomous Driving](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/surfelgan-200710035231-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
I2CでRaspberry Piから 複数の周辺機器を制御する
- 1. I2CでRaspberry Piから 複数の周辺機器を制御する 2016-06-10 サイボウズラボ 西尾泰和 (兼「未踏IoT開発合宿 #1」参加報告)
- 2. このスライドの目的 • 一般社団法人未踏のIoT研究会による 「未踏IoT開発合宿 #1」に参加した •いままであやふやだったI2Cに関する理解が 深まったので忘れないうちに解説する • 付録として合宿でどんなことをやったかを 報告する 2
- 3.
- 4.
- 5.
- 6.
- 7. シリアル通信 具体的な実現方法がいくつもある • UART • USART •SPI • I2C • USB 7
- 8.
- 9. UART以外の呼ばれ方(余談) 9 「RS-232C」や「シリアル」と呼ぶ人もいる。厳密に言えばUARTは回路の名前で、 通信プロトコル自体には名前にコンセンサスが存在しない状態。 昔はコンピュータに「シリアルポート」がついてて、RS-232C規格に従って通信できた。 その25本or9本のピンのうちの3本がGND, TX, RXで、それが電子回路との通信に使われた が、最近はシリアルポートがないものが多いので「USBシリアル変換アダプタ」を使う。 https://www.switch-science.com/catalog/1032/ 画像出典https://ja.wikipedia.org/wiki/RS-232
- 10. UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 非同期＝クロック信号を共有していない。 どういう周期で信号線を読めばいいかわからない →周期は事前に決めておく。(ボーレート) 例えばRaspberryPiにシリアル接続するなら 115200ボー、1秒に115200回読む。 10
- 11.
- 12.
- 13. USART Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter UARTに同期のためのクロック信号を付けたもの。 つまりGND, TX,UX, CLKの4本。 筆者は使ったことがない。後述のSPIがメジャー になり、あえて使う理由がなくて使われなくなっ たという理解。 13
- 14.
- 15.
- 16.
- 17.
- 18. SPI Serial Peripheral Interface USARTの「TX→周辺機器RX」に相当する信号線 がMOSIと呼ばれる*。逆方向の信号線(MISO)、 クロック信号(SCLK)、図に書かれていないGND、 とここまではUSARTまでに出てきたものと同じ。 スレーブセレクト(SS)がSPIの特徴。 18 画像出典https://ja.wikipedia.org/wiki/シリアル・ペリフェラル・インタフェース * Master Out Slave In
- 19.
- 20. I2C Inter-Integrated Circuit。発音はI-squared-C。 日本だと「IスケアC」と書いてあることもある* 周辺機器に7bitのアドレスが決まっており、 そのアドレスを指定して通信する。 ** 配線はGND含めて3本と、USARTよりさらに少な い。入力も出力も1本の信号線でやるため。 20 *シリアルＩスケアＣ ＥＥＰＲＯＭ ２４ＦＣ２５６－Ｉ／Ｐ: マイコン関連 秋月電子 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03568/ ** イーサネットの方が身近な人のために例えると、ネットワーク機器にMACアドレスが ついているようなもの。もちろんMACはI2Cより後に生まれた。
- 21. I2C SDA(データ)とSCL(クロック信号)の2本と、 図に書かれていないGNDを接続する。 ここまでのおさらい UART GND, TX,RX USART GND, TX, RX, CLK SPI GND, MOSI, MISO, SCLK, SS I2C GND, SDA, SCL 21 https://ja.wikipedia.org/wiki/I2C
- 22. 余談(USB) UART～I2Cと色々なシリアル通信の方法があり、 SPIとI2Cはバスを採用していることを解説した。 この延長線にあるのがUSB(Universal Serial Bus) USBはGNDと、信号線D+/-と*、電力供給のVBUS の4本からなる。クロックはD+/-の差分を使って 伝える。(信号線が2本なところは同じ) 22 *Dが2本ある理由: ケーブルが電波を受けた時に2本に同じようにノイズが乗るので、差 分を取ることでノイズ除去できる。あとクロック。 https://en.wikipedia.org/wiki/USB
- 23. I2Cのプロトコル 雑な説明 1. マスター: アドレス(7bit)、Read/Write(1/0)、 を送る(1ビットずつ、SDAに出力して、クロッ クを出力して、を繰り返す) 2.マスター: クロック信号を発行する スレーブ: クロック信号に合わせてSDAに出力 する マスター: それを読む ACKとかに関しては後で詳しく書くので省略 23 Q: スレーブからデータを読むときもマスターがクロックを発行する？ A: Yes、付録参照
- 24.
- 25.
- 26.
- 27.
- 28. Raspberry Piにつなぐ Raspberry Pi3のピン番号1, 3, 5, 9がそれぞれ 3.3V、SDA1、SCL1、GNDなのでそこへつなぐ 28 奥に3本あるのは本題と関係ない。6, 8, 10がGND, TX, RXで、PCからUSB-UARTを使って シリアルコンソールに接続して作業している。
- 29. i2cdetect つながっている周辺機器のアドレスがわかる (液晶が3e、温度センサが48) 29 $ i2cdetect -y1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3e -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- --
- 30. ソースコード 30 https://gist.github.com/nishio/6892f3de5d8b54153212c51f5e21f772 import smbus from timeimport sleep bus = smbus.SMBus(1) addr = 0x3e # initialization data = [0x38, 0x39, 0x14, 0x70, 0x56, 0x6c, 0x38, 0x0c, 0x01] wait = [1, 1, 1, 1, 1, 400, 1, 1, 2] # ms for d, w in zip(data, wait): print 'write', hex(d), 'wait', w, 'ms' bus.write_byte_data(addr, 0b00000000, d) sleep(w / 1000.0) def cls(): bus.write_byte_data(addr, 0b00000000, 0b00000001) char_table = {} for i, c in enumerate('0123456789'): char_table[c]= 0b00110000 + i char_table['.'] = 0b00101110 def write(s): for c in s: bus.write_byte_data(addr, 0b01000000, char_table[c]) def write_deg_mark(): bus.write_byte_data(addr, 0b01000000, 0b11011111) bus.write_byte_data(addr, 0b01000000, 0b01000011) def get_temp(): addr = 0x48 v0, v1 = bus.read_i2c_block_data(addr, 1, 2) temp = ((v0 << 8) + v1 >> 3) / 16.0 return "%2.1f" % temp if __name__ == '__main__': while True: cls() write(get_temp()) write_deg_mark() sleep(0.5)
- 31. SMBus Pythonから制御するにはsmbusライブラリを使う SMBus(System Management Bus)はI2Cから派生 したプロトコルで、このライブラリでもI2Cを読 み書きできる。 31 I2Cand SMBus Subsystem https://www.kernel.org/doc/htmldocs/device-drivers/i2c.html
- 32.
- 33.
- 34.
- 35. 液晶 「難しかったポイント」につまずく前に 講師の上田さんに教えてもらった。 • WRITEしか受け付けないのでR/Wは常に0 • InstructionWriteとData Writeの2つのコマンド がある • まず9回のIWを適切な待ち時間を挟みつつ発行 して初期化する必要がある • その後文字コード表を見ながら適切なコード をDWすれば文字が出る。 35
- 36.
- 37.
- 38.
- 39. ボーレートを下げる $ sudo modprobe-r i2c_bcm2708 $ sudo modprobe i2c-bcm2708 baudrate=100 $ dmesg # 確認 [ 8.506891] bcm2708_i2c 3f804000.i2c: BSC1 Controller at 0x3f804000 (irq 79) (baudrate 100000) [ 436.079216] bcm2708_i2c 3f804000.i2c: BSC1 Controller at 0x3f804000 (irq 79) (baudrate 3814) 3814Baudまでしか下がらないみたい。 39
- 40.
- 41. 2回やって比較してみる 41 take 1 01001000 H__HH_H_HH_H_H_H_H __HH_____HHH______ 00000000 10 _H_H_H_H_H_H_H_H_HH_H_H __________________H HH__ 01001000 10 _HHH__HH_H_H_H_H_H_H _H_H __H__HH_____HH______ HH__ 00001100 _H_H_H_H_H_HH_H_H ________HHHH_____ 11001000 10 _H_H_H_H_H_H_H_H _H_HH HHHH____HH______ HH__H take 2 1001000 __H_H_H_H_H_H_H _HH____HH______ 00000000 01 _H_H_H_H_H_H_H_H _H_H ________________ __HH 0 01001000 10 _H _HHH__H_H_H_H_H_H_HH _H_H __ __H__HH____HH______H HH__ 00001101 _H_H_H_HH_H_HH_H_HH ________HHHHH___HH_ 00010000 10 _H_H_H_HH_H_H_H_H_H_HH ______HH_________HH__H
- 42. アドレス48=1001000 42 take 1 01001000 H__HH_H_HH_H_H_H_H __HH_____HHH______ 00000000 10 _H_H_H_H_H_H_H_H_HH_H_H __________________H HH__ 01001000 10 _HHH__HH_H_H_H_H_H_H _H_H __H__HH_____HH______ HH__ 00001100 _H_H_H_H_H_HH_H_H ________HHHH_____ 11001000 10 _H_H_H_H_H_H_H_H _H_HH HHHH____HH______ HH__H take 2 1001000 __H_H_H_H_H_H_H _HH____HH______ 00000000 01 _H_H_H_H_H_H_H_H _H_H ________________ __HH 0 01001000 10 _H _HHH__H_H_H_H_H_H_HH _H_H __ __H__HH____HH______H HH__ 00001101 _H_H_H_HH_H_HH_H_HH ________HHHHH___HH_ 00010000 10 _H_H_H_HH_H_H_H_H_H_HH ______HH_________HH__H 意外なことに2か所あるし やり取りの長さが違って 「2バイト読むから2回」 ってわけでもなさそうだ。
- 43. 返り値 43 take 1 01001000 H__HH_H_HH_H_H_H_H __HH_____HHH______ 00000000 10 _H_H_H_H_H_H_H_H_HH_H_H __________________H HH__ 01001000 10 _HHH__HH_H_H_H_H_H_H _H_H __H__HH_____HH______ HH__ 00001100 _H_H_H_H_H_HH_H_H ________HHHH_____ 11001000 10 _H_H_H_H_H_H_H_H _H_HH HHHH____HH______ HH__H take 2 1001000 __H_H_H_H_H_H_H _HH____HH______ 00000000 01 _H_H_H_H_H_H_H_H _H_H ________________ __HH 0 01001000 10 _H _HHH__H_H_H_H_H_H_HH _H_H __ __H__HH____HH______H HH__ 00001101 _H_H_H_HH_H_HH_H_HH ________HHHHH___HH_ 00010000 10 _H_H_H_HH_H_H_H_H _H_HH ______HH_________ HH__H
- 44.
- 45.
- 46.
- 47. 比較してみる 47 take 1 01001000 H__HH_H_HH_H_H_H_H __HH_____HHH______ 00000000 10 _H_H_H_H_H_H_H_H_HH_H_H __________________H HH__ 01001000 10 _HHH__HH_H_H_H_H_H_H _H_H __H__HH_____HH______ HH__ 00001100 _H_H_H_H_H_HH_H_H ________HHHH_____ 11001000 10 _H_H_H_H_H_H_H_H _H_HH HHHH____HH______ HH__H take 2 1001000 __H_H_H_H_H_H_H _HH____HH______ 00000000 01 _H_H_H_H_H_H_H_H _H_H ________________ __HH 0 01001000 10 _H _HHH__H_H_H_H_H_H_HH _H_H __ __H__HH____HH______H HH__ 00001101 _H_H_H_HH_H_HH_H_HH ________HHHHH___HH_ 00010000 10 _H_H_H_HH_H_H_H_H_H_HH ______HH_________HH__H S Addr Wr [A] Comm [A] S Addr Rd [A] [DataLow] A [DataHigh] NA P
- 48. 比較結果 • Write (‘0’)はどこ？ •アドレス後のACKは？ • コマンド後のが01だったり10だったり …もしかしてコマンド00000000じゃなくて これの頭の2bitがWriteとACKかも？ • データの間にACKがあるはずでは？ →一部のbitが欠けているのでは 48
- 49. 並べて書いてみる 49 take 1 0 10010000 0 00000010 0 0 1001000 1 0 00001100 0 11001000 1 0 take 2 0 1001000 0 0 # S Addr Wr [A] 000000010 0 # Comm [A] 0 1001000 1 0 # S Addr Rd [A] 00001101 0 # [DataLow] [A] 00010000 1 0 # [DataHigh] NA P S Addr Wr [A] Comm [A] S Addr Rd [A] [DataLow] A [DataHigh] NA P あるはずなのにないものを赤字で書いた →あるはずのACKがないが本当にないのか？
- 50.
- 51.
- 52.
- 53.
- 54.
- 55.
- 56. アドレス=1001000 アドレス送信後 0 000000001 0 0 があって クロックが長めにHIになる。 ここまでが最初の命令。 56 _____________________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH_____________________________________ HHHHHHHHHH______________________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHH _______HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH___________________________________________________ HHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH_______ ________________________________________________________________________________ ____HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH____________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHH ________________________________________________________________________________ HH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________H _______________________________________________________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH___ HHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHHH___ _________________________________________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH_________________ ________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH______
- 57. 改めて比較→仕様書通り！ S 1001000 00 # S Addr Wr [A] 00000001 0 P # Comm [A] S 1001000 1 0 # S Addr Rd [A] 00001101 0 # [DataLow] A 01001000 1 P # [DataHigh] NA P Pのところは「クロックの立ち上がりでSDAを読 む」と0になるが、クロックがLOになる前にSDA がHIになるので0ではなくP(Stop condition) を表現しているのだとわかる。 1つ目のPは直後にSが来ることで、合わせて Repeated Start Conditionだとわかる。 57
- 58.
- 59.
- 60.
- 61.
- 62.
- 63. 付録 Q: スレーブからデータを読むときもマスターが クロックを発行する？ A:Yes Q: 自分が発行してないクロックに合わせてデー タを書くとか無茶じゃない？ A: スレーブはクロックがLOになったのを見てか らデータを書き、マスターはクロックがHIになる タイミングで読めばよい。 63 HHHHHHHHHHH______________________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH_________________________ _HHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___ ___________________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH_______________________________________ ________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHH ______HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH____________________________________________________ HHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH_________ _____________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH______________________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH __HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHH___________HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH 3番目の例はクロックから1サンプル遅れているので因果関係がわかりやすい