Raspberry Pi picoでI2C接続の温度センサーADT7410を使う

Raspberry Pi picoでI2C接続の温度センサーADT7410を使う

以下にRaspberry Pi 4上でビルドする方法を説明します。

(~/pico/pico-sdkにpico-sdkが入ってると仮定してます。
違う場所にpico-sdkを入れた人は適宜読み替えてください)


１．プロジェクトを置きたい場所にプロジェクトのディレクトリを作る

mkdir test_adt7410_usb01

cd test_adt7410_usb01


２．ソースの作成

一番下にtest_adt7410_usb01.cのプログラムソースを記載してます


３．CMakeLists.txtの作成


vi CMakeLists.txt

下記の内容で作成

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

# Pull in PICO SDK (must be before project)
include(~/pico/pico-sdk/external/pico_sdk_import.cmake)

project(test_adt7410_usb01_project)
set(CMAKE_C_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)

# Initialize the SDK
pico_sdk_init()
add_executable(
     test_adt7410_usb01   test_adt7410_usb01.c
)
target_link_libraries(test_adt7410_usb01 pico_stdlib hardware_i2c)

pico_enable_stdio_usb(test_adt7410_usb01 1)
pico_enable_stdio_uart(test_adt7410_usb01 0)

pico_add_extra_outputs(test_adt7410_usb01)



上記のようにI2Cを使う場合はtarget_link_librariesでhardware_i2cを指定する必要があります


４．buildディレクトリの作成し、カレントディレクトリをbuildに移動

mkdir build

cd build



５．ビルドの実行

export PICO_SDK_PATH=~/pico/pico-sdk

cmake  ..

make


cmake ..の..の部分は親のディレクトリを指してます
つまり、今いるbuildディレクトリの上にCMakeLists.txtがあることを指定してます
ビルドが終わるとbuildディレクトリ内に
test_adt7410_usb01.bin  test_adt7410_usb01.dis  test_adt7410_usb01.elf  test_adt7410_usb01.elf.map  test_adt7410_usb01.hex  test_adt7410_usb01.uf2
ができます


６．picoへの書き込み

picoのbootselボタンを押しながらpicoをRaspberry Pi 4のUSB2ポートに差します
するとUSBストレージを何も差してなければ新たに/dev/sda1ができます
他にUSBストレージが差してある場合は/dev/sdb1、/dev/sdc1、/dev/sdd1など
すでにあるストレージデバイスの次の番号のストレージデバイスが/devに追加されます
Raspberry Pi 4が自動マウントすればそこにビルドで出来上がったtest_adt7410_usb01.uf2をコピーして
syncを1回実行してからsudo umountでマウントを解除します
自動マウントしない場合は
新しくできたデバイスが/dev/sda1の場合は下記のようになります

sudo mount -t vfat /dev/sda1 /mnt
sudo cp test_adt7410_usb01.uf2 /mnt
sync
sudo umount /mnt


７．USBシリアルに接続する

test_adt7410_usb01はUSBシリアルを使うようにプログラムされているので
test_adt7410_usb01.uf2をpicoへコピーしてマウントを解除したあとにpicoが再起動して
/dev/ttyACM0ができます

minicomで/dev/ttyACM0に接続します

minicomがない場合は
sudo apt install minicom
でインストールしてください

minicom -D /dev/ttyACM0 -b 115200


minicomの終了方法はCTRL+aを押した後にzを押すとメニューが出ます
メニューが出たらxを押して「はい」を選択すると終了します





以下、test_adt7410_usb01.cのソースになります
このソースではADT7410のI2Cアドレスは0x48にしてあります。
ADT7410のI2Cアドレスが違う場合は変更してください
I2CはpicoのI2C0を使ってます(SDAがGPIO4(6番ピン)、SCLがGPIO5(7番ピン))


#include <stdio.h>
#include "pico/stdlib.h"
#include "hardware/i2c.h"
#include "pico/time.h"
#include "pico/binary_info.h"

#define ADT7410_DEVICE_ADDRESS 0x48
#define I2C_PORT i2c0

void loop(void);
void i2c_write_byte_non_addr(int addr, uint8_t val);
void i2c_write_byte(int addr, uint8_t reg, uint8_t val);
void i2c_write_half_word_little(int addr, uint8_t reg, uint16_t val);
void i2c_write_half_word_big(int addr, uint8_t reg, uint16_t val);
uint8_t i2c_read_byte(int addr, uint8_t reg);
uint16_t i2c_read_half_word_little(int addr, uint8_t reg);
uint16_t i2c_read_half_word_big(int addr, uint8_t reg);

int main() {
    stdio_init_all();

    // This example will use I2C0 on GPIO4 (SDA) and GPIO5 (SCL)
    i2c_init(I2C_PORT, 400 * 1000);   // I2C clock 400kHz
    gpio_set_function(4, GPIO_FUNC_I2C);
    gpio_set_function(5, GPIO_FUNC_I2C);
    gpio_pull_up(4);
    gpio_pull_up(5);
    // Make the I2C pins available to picotool
    bi_decl( bi_2pins_with_func(4, 5, GPIO_FUNC_I2C));


    // ADT7410のリセット
    i2c_write_byte_non_addr(ADT7410_DEVICE_ADDRESS, (uint8_t)0x2f);
    // リセット後、動作するまでに200ms必要
    sleep_ms(1000);

    while (1) {
        loop();
    }

    return 0;
}

void loop(void) {

    int32_t temp_raw = 0;
    float temp = 0.0;

    // 16bit 1-shot
    uint8_t data01 = 0xa0;

    //// 13bit 1-shot
    //uint8_t data01 = 0x20;

    i2c_write_byte(ADT7410_DEVICE_ADDRESS, (uint8_t)0x03, data01);

    // 読み出し可能になるまで待機(ステータスレジスタの最上位bit(bit7)が0になったら読み出し可能)
    long long read_wait_time01 = time_us_64();
    sleep_ms(230);

    uint8_t status_reg = 0;
    int count001 = 0;
    while (1) {
        // 10ms待機
        sleep_ms(10);

        // ステータスレジスタの読み込み
        status_reg = i2c_read_byte(ADT7410_DEVICE_ADDRESS, (uint8_t)0x02);

        if (count001 >= 500) {
            break;
        }
        if ((((int)status_reg >> 7) & 1) == 0) {
            break;
        }
        count001++;
    }
    // ADT7410のステータスレジスタの値の表示
    // printf("status=0x%02x, count001=%d, %lld ms\r\n", (int)status_reg, count001, (time_us_64() - read_wait_time01) / 1000LL);

    temp_raw = (int32_t)i2c_read_half_word_big(ADT7410_DEVICE_ADDRESS, (uint8_t)0x00);
    // 16bitの計算
    if (temp_raw >= 32768) {
        temp_raw -= 65536;
    }
    temp = temp_raw / 128.0;

    //// 13bitの計算
    //temp_raw = temp_raw >> 3;
    //if (temp_raw >= 4096) {
    //    temp_raw -= 8192;
    //}
    //temp = temp_raw / 16.0;

    printf("Temp    : %.4f degC\r\n", temp);

    sleep_ms(5000);
}

void i2c_write_byte_non_addr(int addr, uint8_t val) {
    i2c_write_blocking(I2C_PORT, addr, &val, 1, false);
}

void i2c_write_byte(int addr, uint8_t reg, uint8_t val) {
    uint8_t buf[2];
    buf[0] = reg;
    buf[1] = val;
    i2c_write_blocking(I2C_PORT, addr, buf, 2, false);
}

void i2c_write_half_word_little(int addr, uint8_t reg, uint16_t val) {
    uint8_t buf[3];
    buf[0] = reg;
    buf[1] = (uint16_t)(val & 0x00ff);
    buf[2] = (uint16_t)((val >> 8) & 0x00ff);
    i2c_write_blocking(I2C_PORT, addr, buf, 3, false);
}

void i2c_write_half_word_big(int addr, uint8_t reg, uint16_t val) {
    uint8_t buf[3];
    buf[0] = reg;
    buf[1] = (uint16_t)((val >> 8) & 0x00ff);
    buf[2] = (uint16_t)(val & 0x00ff);
    i2c_write_blocking(I2C_PORT, addr, buf, 3, false);
}

uint8_t i2c_read_byte(int addr, uint8_t reg) {
    uint8_t buf;
    i2c_write_blocking(I2C_PORT, addr, &reg, 1, true);
    i2c_read_blocking(I2C_PORT, addr, &buf, 1, false);  // False - finished with bus
    return buf;
}

uint16_t i2c_read_half_word_little(int addr, uint8_t reg) {
    uint8_t buf[2];
    uint16_t ret;
    i2c_write_blocking(I2C_PORT, addr, &reg, 1, true);
    i2c_read_blocking(I2C_PORT, addr, buf, 2, false);  // False - finished with bus

    ret = (uint16_t)(((uint16_t)buf[1] << 8) | (uint16_t)buf[0]);
    return ret;
}

uint16_t i2c_read_half_word_big(int addr, uint8_t reg) {
    uint8_t buf[2];
    uint16_t ret;
    i2c_write_blocking(I2C_PORT, addr, &reg, 1, true);
    i2c_read_blocking(I2C_PORT, addr, buf, 2, false);  // False - finished with bus

    ret = (uint16_t)(((uint16_t)buf[0] << 8) | (uint16_t)buf[1]);
    return ret;
}