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FlashAirでIOエキスパンダMCP23017を制御してみた

Last updated at Posted at 2015-12-06

#FlashAir W-03に新しいLua関数が追加された!
 2015年10月27日にFlashAir W-03シリーズのファームウェアがバージョンV3.00.01にアップデートされました。更新履歴には特に記載がありませんが、W-03発売当初から搭載されたLuaスクリプト環境においても、バージョンアップがされ、新しい関数が追加されました。
 バージョンV3.00.01リリース当初はFlashAir DevelopersサイトでLua関数リファレンスが更新されず、新しい関数の使い方は試行錯誤が求められましたが、12月4日ころ、ついにLua関数リファンレンスが更新され、新しい関数の使い方が公開されました。

 Lua関数リファレンス

 Lua関数リファレンスの更新公開以前に、新しい関数のひとつであるsharedmemory関数については試行錯誤の末、使い方を解析していました。

 Luaスクリプトから共有メモリを利用する

 今回は、新しい関数の一つであるfa.spi関数を使って、FlashAirからソフトウェアSPIで、Airio RPとI2C接続したIOエキスパンダMCP23017を制御してみます。

#構成
 必要なものは以下のとおりです。

airiorp_mcp23017.jpg

 今回、MCP23017はアドレス設定ピンA0〜2を3本ともGNDに接続して0x20に設定しています。また、MCP23017のGPIOの動作確認用にGPIOAとGPIOBの代表ピンにLEDを接続しています。
 I2C接続の2本の線(SDA、SCL)は、10KΩ抵抗でプルアップしてあります。

#CONFIGファイルの設定
 FlashAirのSD_WLANフォルダ内のCONFIGファイルに、以下のオプションを追加します。IFMODEはFlashAirのGPIOモードをONにしています。LUA_RUN_SCRIPTはFlashAirの電源投入後すぐに指定のLuaスクリプトを起動するための設定です。

LUA_RUN_SCRIPT=/mcp23017sample.lua

 ※SD_WLANフォルダとCONFIGファイルは不可視属性ファイルなので注意してください。

#Luaスクリプトファイル
 FlashAirのルートフォルダに以下のコードを記述したテキストファイル(mcp23017sample.lua)をコピーします。
 このコードでは、MCP23017のGPIOAとGPIOBの各8本のGPIOピンを交互に1秒ずつHIGHとLOWを切り替えています。GPIOAとGPIOBのGPIOピンにLEDを接続すれば、1秒ずつ交互に点滅するようになります。

(2015/12/8追記)fa.spi("init", N)について
 fa.spi("init", N)のN値について、@Seg_Faulさんが解析してくれたので、代表的な値=SPI周波数値で動作確認してみました。結果は以下の通りとなりました。

  • 26400000=約1Hz・・・動作しない
  • 528000=約50Hz・・・以下全て動作した
  • 253000=約100Hz
  • 25900=約1kHz
  • 3000=約8.8kHz
  • 2225=約10kHz
  • 1000=約26kHz(default)
  • 645=約20kHz
  • 245=約100kHz
  • 67=約300kHz
  • 32=約500kHz
  • 12=約800kHz
  • 5=約1MHz
  • 1=約1.2MHz
mcp23017sample.lua
-- FlashAir AirioRP
-- I2C IO Expander MCP23017
function write_i2c_command(addr,data1, data2)
	fa.spi("cs",0)
	fa.spi("write",0x00)  --I2Cコマンド送信
	fa.spi("write",0x02)  --2バイト指定
	fa.spi("write",addr)  --I2Cデバイスのアドレス+0
	fa.spi("write",data1)
	fa.spi("write",data2)
	fa.spi("cs",1)
end

fa.spi("init", 1) --Airio RPは1〜528000の代表値で動作確認済み
fa.spi("mode", 2) --Airio RPは2で動作確認済み

write_i2c_command(0x40, 0x00, 0x00) --GPIOAをOutputに指定
write_i2c_command(0x40, 0x01, 0x00) --GPIOBをOutputに指定

while(1) do
	write_i2c_command(0x40, 0x12, 0xFF) --GPIOAをすべてHIGHに指定
	sleep(1000)
	write_i2c_command(0x40, 0x12, 0x00) --GPIOAをすべてLOWに指定
	sleep(1000)
	write_i2c_command(0x40, 0x13, 0xFF) --GPIOBをすべてHIGHに指定
	sleep(1000)
	write_i2c_command(0x40, 0x13, 0x00) --GPIOBをすべてLOWに指定
	sleep(1000)
end

#まとめ
 以上で、FlashAirからAirio RP上のSPI-I2Cブリッジ(CP2120)を使って、ソフトウェアSPIでI2CデバイスであるMCP23017のGPIOピンのHIGH/LOWを制御することができました。これで、FlashAirに一気に16本のGPIOを増設することができて、応用の幅が大きく広がりますね。また、同じようにIOエキスパンダ以外のI2Cデバイスも制御できるのではないかと思います。

#参考資料
 Airio RPについて
 FlashAirプロトタイピングボード「Airio RP」

 MCP23017について
 MCP23017データシート

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