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。
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図3 割り込みに対応したVCNL4020ライブラリ（VCNL4020.py）
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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）
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#!/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 |