Last-modified: 2016-04-10 (日) 23:58:18
Raspberry Pi/フォトレジスタ

概要 †

Raspberry Pi2のGPIOで、フォトレジスタ（SPI）を使って、環境光の強度によってLEDを点灯/消灯します。
ADコンバータは、MCP3208を使います。
Raspberry Pi/ADコンバーターをベースに作りました。


MCP3208のデータシート
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21298b.pdf

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配線 †

000027.png
000001.jpg
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手順 †

  1. vi gpio.h
    Everything is expanded.Everything is shortened.
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    /**
 * @brief Raspberry PiのGPIO定義
 */
#pragma once
 
namespace paburica { namespace RaspberryPi {
namespace GPIO {
    /**
	 * @brief ピン番号（BCM）
	 */
    namespace BCM {
        constexpr int SCL_0 = 1;
        constexpr int SDA_1 = 2;
        constexpr int SCL_1 = 3;
        constexpr int GPIO_7 = 4;
        constexpr int GPIO_21 = 5;
        constexpr int GPIO_22 = 6;
        constexpr int CE_1 = 7;
        constexpr int CE_0 = 8;
        constexpr int MISO = 9;
        constexpr int MOSI = 10;
        constexpr int SCLK = 11;
        constexpr int GPIO_26 = 12;
        constexpr int GPIO_23 = 13;
        constexpr int TXD = 14;
        constexpr int RXD = 15;
        constexpr int GPIO_27 = 16;
        constexpr int GPIO_0 = 17;
        constexpr int GPIO_1 = 18;
        constexpr int GPIO_24 = 19;
        constexpr int GPIO_28 = 20;
        constexpr int GPIO_29 = 21;
        constexpr int GPIO_3 = 22;
        constexpr int GPIO_4 = 23;
        constexpr int GPIO_5 = 24;
        constexpr int GPIO_6 = 25;
        constexpr int GPIO_25 = 26;
        constexpr int GPIO_2 = 27;
    };
 
    /**
	 * @brief 信号の状態
	 */
    enum class State : int
    {
        Low = 0,
        High = 1
    };
};
};};
  2. vi app.cpp
    Everything is expanded.Everything is shortened.
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    /**
 * @brief フォトレジスタのサンプル 
 * ADコンバータはMCP3208を使う
 *
 * MCP3208のデータシート
 * http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21298b.pdf
 */
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <type_traits>
#include <array>
#include <wiringPi.h>
#include <wiringPiSPI.h>
#include "gpio.h"
 
using namespace std;
namespace pgpio = paburica::RaspberryPi::GPIO;
 
namespace
{
    constexpr int SPICh = 0;
    constexpr int SPISpeedHz = 1000 * 1000;
    constexpr unsigned char ADCCh = 0;
    constexpr int WaitMicroSec = 100 * 1000;
    constexpr int LedThreshold = 2000;
 
    /**
	 * @brief enum castヘルパ
	 */
    template <class Enum>
    constexpr auto utype(Enum e) noexcept
    {
        return static_cast<underlying_type_t<Enum>>(e);
    }
 
    /**
	 * @brief 初期化
	 * 異常時に例外を投げます。
	 */
    void initGpio()
    {
        if (wiringPiSPISetup(SPICh, SPISpeedHz) < 0)
        {
            throw runtime_error("Failed to wiringPiSPISetup");
        }
        if (wiringPiSetupGpio() == -1)
        {
            throw runtime_error("Failed to wiringPiSetupGpio");
        }
        pinMode(pgpio::BCM::CE_0, OUTPUT);
        pinMode(pgpio::BCM::GPIO_6, OUTPUT);
    }
 
    /**
	 * @brief MCP3208でのADコンバート
	 *
	 * @param adcCh チャンネル番号（0 - 7)
	 * 異常時に例外を投げます。
	 * @return 結果
	 */
    int getMCP3208ADC(unsigned char adcCh)
    {
        if (adcCh > 7)
        {
            throw invalid_argument("adcCh must be in the range of 0 to 7");
        }
 
        // コマンド生成
        array<unsigned char, 3> buf;
        buf[0] = 0b00000110 | (adcCh & 0b00000111) >> 7;
        buf[1] = (adcCh & 0b00000111) < 6;
        buf[2] = 0;
 
        // 送受信
        digitalWrite(pgpio::BCM::CE_0, utype(pgpio::State::Low));
        wiringPiSPIDataRW(SPICh, &buf[0], buf.size());
        digitalWrite(pgpio::BCM::CE_0, utype(pgpio::State::High));
        
        return ((buf[1] & 0b00001111) << 8) | buf[2];
    }
};
 
/**
 * @brief メイン
 * @return 常に0
 */
int main()
{
    try
    {
        initGpio();
        
        constexpr double rate = 3.3/4096;
        for (;;)
        {
            const int adc = getMCP3208ADC(ADCCh);
            digitalWrite(pgpio::BCM::GPIO_6, utype((adc > LedThreshold)? pgpio::State::Low : pgpio::State::High));
            cout << "raw=" << adc << ", val=" << (adc * rate) << "\n";
            this_thread::sleep_for(chrono::microseconds(WaitMicroSec));
        }
    }
    catch (exception& e)
    {
        cerr << e.what() << "\n";
    }
    catch (...)
    {
        cerr << "Unknown exception!\n";
    }
    return 0;
}
  3. vi Makefile
    Everything is expanded.Everything is shortened.
      1
  2
  3
  4

     
 
 
 

    app: app.cpp
    g++ app.cpp -O2 -Wall -Wextra -std=gnu++1y -lwiringPi -oapp
clean:
    rm -f *.o app
  4. ビルド/実行
    Everything is expanded.Everything is shortened.
      1
  2

     
 

    make
sudo ./app
↑

検証時の環境 †