HummingBoardでGPIO,I2C,SPIを使う

　　(4) HummingBoardのI2Cに温度センサーをつなぎ、データをグラフ表示する 

　前回は、HummingBoardにWiringXを載せて、WiringXのAPIコマンドでGPIOの制御の検証をしました。”LEDチカ”まではこれでできるようになりました。併せてPythonでの制御もまもなくできそうです。今回は、GPIOと同じコネクタ上にあるSPIを使って、LCDモジュールを接続して表示をさせてみる検証を行ってみます。HummingBoardを装置に組み込んで、その装置の設定や状態の表示に使うというような用途が一番もっともらしいでしょう。小ぶりなもののほうが実際の用途に合っていそうです。


ＡＤＴ７４１０使用　高精度・高分解能　Ｉ２Ｃ・１６Ｂｉｔ　温度センサモジュール
ＡＤＴ７４１０使用　高精度・高分解能　Ｉ２Ｃ・１６Ｂｉｔ　温度センサモジュール

［温度センサーモジュール］

 

　今回使用した温度センサーは「ＡＤＴ７４１０使用　高精度・高分解能　Ｉ２Ｃ・１６Ｂｉｔ　温度センサモジュール」です。株式会社秋月電子通商から購入することができます。

◆主な仕様

・温度精度：±０．５℃＠－４０℃～＋１０５℃（２．７Ｖ～３．６Ｖ）

　　　　　　±０．４℃＠－４０℃～＋１０５℃（３．０Ｖ）

・温度分解能：０．００７８℃（１６ビット設定時）／０．０６２５℃（１３ビット設定時）

・温度校正および温度補正、直線性補正等は不要

・動作／測定温度範囲：　－５５℃～＋１５０℃

・電圧範囲：ＤＣ＋２．７Ｖ～＋５．５Ｖ

・Ｉ２Ｃ互換インターフェース

・消費電流（＠ＶＤＤ＝３．３Ｖ、ＴＡ＝＋２５℃）

　　　ノーマル・モード：２１０μＡ（ｔｙｐ）

　　　パワーセービング・モード（１サンプル／１秒）：４６μＡ（ｔｙｐ）

　　　シャットダウン・モード：２μＡ（ｔｙｐ）

・基板サイズ：１５×１１ミリ

・基板上の入出力端子：４個（ＶＤＤ，ＧＮＤ，ＳＣＬ，ＳＤＡ）

［配線］


　HumminBoardとの接続表です。今回の実験では、前回までと同じGPIO 拡張ボードとブレッドボードを用いています。

GPIO拡張ボードコネクタ ボードに挿したところに信号名が読めて使い勝手が良い
GPIO拡張ボードコネクタ ボードに挿したところに信号名が読めて使い勝手が良い

I2C Signal 対応表 

GPIO Signal Comparison                    
GPIO Signal pin# HB Signal Sensor-PIN   GPIO Signal pin# HB Signal Sensor-PIN
7 CE1 26 ECSPI2_SS1     17 P0 11 GPIO 73  
8 CE0 24 ECSPI2_SS0     18 P1 12 GPIO 72  
11 SCLK 23 SPI_SCLK     27(21) P2 13 GPIO 71  
9 MISO 21 SPI_MISO     22 P3 15 GPIO 10  
10 MOSI 19 SPI_MOSI     23 P4 16 GPIO 194*  
15 RXD 10 UART RX     24 P5 18 GPIO 195*  
14 TXD 8 UART TX     25 P6 22 GPIO 67  
3(1) SCL 5 I2C_SCL CLOCK   4 P7 7 GPIO 1  
2(0) SDA 3 I2C_SDA DATA     GND      
                     
  GND 1   GND            
  3.3V 25   VCC            
配線を済ませたボード
配線を済ませたボード

［OS］

　

　HummingBoardのGPIOの検証に使っているDebianを用います。v2.6（2015年2月時点で最新）以降のものを使ってください。（SPIのバグフィックスが入っているので重要）

http://www.igorpecovnik.com/2014/08/19/cubox-i-hummingboard-debian-sd-image/

http://mirror.igorpecovnik.com/Cubox-i_Debian_2.6_wheezy_3.14.14.zip

　Debian　v2.6 / 5.2.2015　

　Kernel 3.14.14

　Fixed bug in SPI. Display works now

　XBMC upgrade ready / tested.


 

温度センサーが認識できるかチェックします


# i2cdetect -y 2

 

 

 

下のように、ADT7410のアドレスが 0x48 し表示されればOKです。

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f

00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

40: -- -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- --

50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

 

70: -- -- -- -- -- -- -- --

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

温度を計測するために、下のようなPythonのファイルを作成します

 

/root/adt7410ディレクトリを生成して、ファイル名はadt7410.pyでセーブしてください。

（母艦のPCでadt7410.pyファイルを作成して、SDをマウントしてコピーする方が簡単でよいでしょう。以下、様々なテキスト・ファイルの作成・設置については同様に考えてください。）


#!/usr/bin/python

# -*- coding: utf-8 -*-

import smbus

import time

i2c = smbus.SMBus(2)

address = 0x48

while True:

    block = i2c.read_i2c_block_data(address, 0x00, 12)

    temp = (block[0] << 8 | block[1]) >> 3

    if(temp >= 4096):

        temp -= 8192

    print("Temperature:%6.2f" % (temp / 16.0))

    time.sleep(10)

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

温度測定をしてみます

 

次のようにPythonスクリプトを実行してください。

# python /root/adt7410/adt7410.py

 

 


10秒ごとに温度が表示されます。


 

［Webサーバのインストール］


測定した温度をPC、タブレット端末、スマートフォン等のブラウザからグラフとしてみられるように

Apache WebサーバとPHPをインストールしましょう。

(1) Apache2のインストール

# apt-get -y install apache2

 

 


(2) PHPのインストール

# apt-get -y install php5

 

 


これで、HummingBoardがWebサーバになりました。


 

［ グラフ表示の準備］


次に、Webサーバ上で動くグラフ表示コンテンツを作成します。

その前に、温度を計測して、その結果をCSVファイルに追記していくPythonスクリプトadt7410-2.pyを作成します。

グラフ表示コンテンツは、そのCSV1ファイルを取り込んで折れ線グラフを生成します。

 

(1) 測定した温度をCSVファイルに追記していくPythonスクリプトadt7410-2.pyを/root/adt7410の下に作成します

 

adt7410-2.pyの中身は下のように記述します。この例では10分ごとに”時刻”,”温度”を/var/www/adt7410/temp.csvファイルに追記していきます。

#!/usr/bin/python

# -*- coding: utf-8 -*-

import smbus

import time

import datetime

i2c = smbus.SMBus(2)

address = 0x48

filepath = '/var/www/adt7410/temp.csv'

 

while True:

    block = i2c.read_i2c_block_data(address, 0x00, 12)

    temp = (block[0] << 8 | block[1]) >> 3

    if(temp >= 4096):

        temp -= 8192

 

    tnow = datetime.datetime.now()

    tstr = tnow.strftime("%Y/%m/%d %H:%M")

     

    f = open(filepath, 'a')

    f.write(tstr)

    f.write(',')

    f.write(str(temp / 16.0))

    f.write('\n')

    f.close()

 

    time.sleep(600)

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2) Ajax機能を簡単に使えるjQueryをダウンロードします

 

母艦のPCでダウンロードしてSDにコピーしましょう。

https://jquery.com/download/ からjquery-2.1.3.min.jsファイルをダウンロードします。

このファイルをSD上に /var/www/adt7410ディレクトリを作成して、そこにコピーしておきます。

(3) Javascriptでグラフ表示ができる機能をもつパッケージをダウンロードします。

同様に http://www.chartjs.org/ からChart.min.jsファイルをダウンロードして、SD上の/var/www/adt7410ディレクトリにコピーしておきます。

(4) グラフ表示を行うHTMLファイルline.htmlをSD上の/var/www/adt7410に作成します。ファイルの中身は下のように記述します。

<!doctype html>

<html>

    <head>

        <title>Temperature Chart</title>

        <script src="Chart.min.js"></script>

        <script src="jquery-2.1.3.min.js"></script>

    </head>

    <body>

        <div style="width:90%">

            <div>

                <canvas id="canvas" height="400" width="640"></canvas>

            </div>

        </div>

 

 

    <script>

    var lineChartData = {

        labels : [],

        datasets : [

            {

                label: "Temperature",

                fillColor : "rgba(151,187,205,0.2)",

                strokeColor : "rgba(151,187,205,1)",

                pointColor : "rgba(151,187,205,1)",

                pointStrokeColor : "#fff",

                pointHighlightFill : "#fff",

                pointHighlightStroke : "rgba(151,187,205,1)",

                data : []

            }

        ]

    }

 

    window.onload = function(){

 

        $.ajax({

        type: "POST",

        url: 'templist.php',

        data: '',

        dataType: "text",

        contentType: 'application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8',

        success: getTemplistCB,

        error: errorCB

        });

 

    }

    function getTemplistCB(data, dataType) {

        var tlines = data.split("\n");

        var i;

        var labels = [];

        var tdata = [];

        for(i = 0; i < tlines.length; i++) {

            var tline = tlines[i].split(",");

            if(tline && tline[0] && tline[1]) {

                labels[i] = tline[0];

                tdata[i] = tline[1];

            }

            else {

                break;

            }

        }

         

        lineChartData["labels"] = labels;

        lineChartData["datasets"][0]["data"] = tdata;

 

        var ctx = document.getElementById("canvas").getContext("2d");

        window.myLine = new Chart(ctx).Line(lineChartData, {

            responsive: true

        });

 

    }

 

    function errorCB(XMLHttpRequest, textStatus, errorThrown) {

        alert("ERROR="+textStatus);

    }

 

    </script>

    </body>

 

</html>

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5) 測定温度リストを読み出すPHPファイルtemplist.phpをSD上の/var/www/adt7410に作成します。ファイルの中身は下のように記述します。

<?php

function fc_getTempList() {

    $filename = "/var/www/adt7410/temp.csv";

    $astring = "";

    if(!file_exists($filename)) {

        fc_response_text("");       

        return;

    }

    $file = fopen($filename, "r") or die("OPEN error $filename");

    flock($file, LOCK_EX);

    while($data = fread($file, 2048)) {

        $astring .= $data;

    }

    flock($file, LOCK_UN);

    fclose($file);

 

    fc_response_text($astring); 

}

 

function fc_response_text($message) {

    // response

    apache_setenv('no-gzip', '1');

    header("Content-type: text/html; charset=utf-8");

    header("Content-Length: ".strlen($message));

    echo $message;

}

 

fc_getTempList();

 

?>

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

以上で、全てのファイルの準備ができました。ファイル構成は次のようになります。

/root/adt7410/adt7410-2.py

 

/var/www/adt7410/Chart.min.js 

                 jquery-2.1.3.min.js

                 line.html

 

                 templist.php            

 

 



 

 

 

 

 

［ 温度測定実行＆グラフ表示］


それでは、いよいよ温度測定を始めましょう。

rootでログインして、次のようにコマンドを実行します。

# python /root/adt7410/adt7410-2.py

 

 


これで10分おきに温度を計測して結果をCSVファイルに出力します。

1時間くらい経ったら、PC等のブラウザからHummingBoardにアクセスします。


http://192.168.10.41/adt7410/line.html


192.168.10.41の部分は、実際にHummingBoardに割り当てられたIPアドレスに置き換えてください。

下のような時刻の経過と温度の変化を表す折れ線グラフが表示されます。



Webから簡単にみることができます
Webから簡単にみることができます