ラズパイセンサーボードで学ぶ電子回路の制御（Vol.58掲載）
著者：米田 聡
シェルスクリプトマガジンでは、小型コンピュータボード「Raspberry Pi」（ラズパイ）向けのセンサー搭載拡張ボード「ラズパイセンサーボード」を制作しました。第5回では、このボードを使った電子回路制御を取り上げます。具体的には、明るさ・近隣センサーに近づく物体の検出です。
シェルスクリプトマガジン Vol.58は以下のリンク先でご購入できます。
図3 割り込みに対応したVCNL4020ライブラリ（VCNL4020.py）
import smbus
import time
import RPi.GPIO as GPIO
from threading import BoundedSemaphore
class VCNL4020():
_ALS_OD = 0b00010000 # オンデマンド明るさ計測スタート
_PROX_OD = 0b00001000 # オンデマンド近接計測スタート
_ALS_EN = 0b00000100 # 明るさ繰り返し計測有効
_PROX_EN = 0b00000010 # 近接繰り返し計測有効
_SELFTIMED_EN = 0b00000001 # 内蔵タイマー有効
_CONT_CONV = 0b10000000 # Continue Conversion有効
_AMBIENT_RATE = 0b00010000 # 明るさの計測レート（default:2sample/s）
_AUTO_OFFSET = 0b00001000 # 自動オフセットモード有効
_AVERAGING = 0b00000101 # 平均化（default:32conv）
_COMMAND_REG = 0x80 # コマンドレジスタ
_PID_REG = 0x81 # プロダクトIDレジスタ
_PROX_RATE_REG = 0x82 # 近接測定レートジスタ
_IR_CURRENT_REG = 0x83 # 近接測定用赤外線LED電流設定レジスタ（default=20mA）
_AMBIENT_PARAM_REG = 0x84 # 明るさセンサーパラメータレジスタ
_AMBIENT_MSB = 0x85 # 明るさ上位バイト
_AMBIENT_LSB = 0x86 # 明るさ下位バイト
_PROX_MSB = 0x87 # 近接上位バイト
_PROX_LSB = 0x88 # 近接下位バイト
_INT_CONTROL_REG = 0x89 # 割り込み制御レジスタ
_LOW_TH_MSB = 0x8A # Lowしきい値（MSB）
_LOW_TH_LSB = 0x8B # Lowしきい値（LSB）
_HIGH_TH_MSB = 0x8C # Highしきい値（MSB）
_HIGH_TH_LSB = 0x8D # Highしきい値（LSB）
_INT_STATUS_REG = 0x8E # 割り込みステータス
_INT_NO = 0x06 # int = GPIO6
# コールバック
__callbackfunc = None
def __init__(self, i2c_addr = 0x13, busno = 1):
self.addr = i2c_addr
self.i2c = smbus.SMBus(busno)
self._write_reg(self._COMMAND_REG, self._ALS_OD |\
self._PROX_OD |\
self._ALS_EN |\
self._PROX_EN |\
self._SELFTIMED_EN )
self._write_reg(self._IR_CURRENT_REG, 2 ) # 20mA
self._write_reg(self._AMBIENT_PARAM_REG, self._CONT_CONV |\
self._AMBIENT_RATE |\
self._AUTO_OFFSET |\
self._AVERAGING )
self.semaphore = BoundedSemaphore()
# GPIO設定
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(self._INT_NO, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.add_event_detect(self._INT_NO, GPIO.FALLING, callback=self.__interruptfunc)
time.sleep(0.6) # 初回測定まで待つ
def _write_reg(self, reg, value):
self.i2c.write_byte_data(self.addr, reg, value)
def _read_reg(self, reg):
return self.i2c.read_byte_data(self.addr, reg)
# 高値用レジスタ設定
def set_high_threshold(self, value):
self.semaphore.acquire()
h = (value & 0xFF00) >> 8
l = value & 0x00FF
self._write_reg(self._HIGH_TH_MSB, h)
self._write_reg(self._HIGH_TH_LSB, l)
self.semaphore.release()
# 低値用レジスタ設定
def set_low_threshold(self, value):
self.semaphore.acquire()
h = (value & 0xFF00) >> 8
l = value & 0x00FF
self._write_reg(self._LOW_TH_MSB, h)
self._write_reg(self._LOW_TH_LSB, l)
self.semaphore.release()
# 割り込み有効化
def enable_interrupt(self, callbackfunc=None, prox=True, samples=1):
self.semaphore.acquire()
self.__callbackfunc = callbackfunc
value = self._read_reg(self._INT_CONTROL_REG)
if callbackfunc is not None:
if prox:
value |= 0b00000010
else:
value |= 0b00000011
else:
value &= 0b11111100
# samples
samples &= 0b00000111
samples = samples << 5
value &= 0b00011111
value |= samples
self._write_reg( self._INT_CONTROL_REG, value)
self.semaphore.release()
# 割り込み関数
def __interruptfunc(self, ch):
if ch != self._INT_NO:
return
if self.__callbackfunc is not None:
self.__callbackfunc(self.luminance, self.proximity)
@property
def luminance(self):
self.semaphore.acquire()
d = self.i2c.read_i2c_block_data(self.addr, self._AMBIENT_MSB, 2)
self.semaphore.release()
return (d[0] * 256 + d[1]) / 4
@property
def proximity(self):
self.semaphore.acquire()
d = self.i2c.read_i2c_block_data(self.addr, self._PROX_MSB, 2)
self.semaphore.release()
return (d[0] * 256 + d[1])図4 物体が近づいたら割り込みを発生させるサンプルプログラム（simpletest.py）
#!/usr/bin/env python3
import time
from VCNL4020 import VCNL4020
sensor = VCNL4020()
# コールバック関数
def callback(lux, prox):
print('センサーに何かが接近しています')
print('現在の明るさ:'+str(lux) )
print('近接センサー:'+str(prox) )
# 割り込み再設定
sensor.enable_interrupt(callback)
# しきい値高を設定
sensor.set_high_threshold(2500)
# しきい値低を設定
sensor.set_low_threshold(0)
# 割り込み有効化
sensor.enable_interrupt(callback)
try:
while True:
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
term = True