概要

BluemixのRaspberryPi登録レシピに登場するデバイス用のsampleプログラムは、どんなにセンサーがたくさん付いていようが固定の4項目のデータのみをBluemixに送信する作りになっている。

Raspberry Pi 2にセンサーを付け加えて固定4項目以外のデータをBluemixで取得するには、sampleプログラムのソースコードを修正してビルドすれば良い。その方法を整理する。

整理している内に長くなってきたので、(1)Sampleプログラムの仕組みの整理と(2)どこをどのように変更すればよいのかを分けることにした。

(1)　仕組みの理解
 (2)　センサーを付けてデータを拾う　温度センサーデジタル編
(3)　センサーを付けてデータを拾う　温度センサーアナログ編(これ)
(4)　センサーを付けてデータを拾う　温度センサーデジタル編（リベンジ）
(5)　センサーを付けてデータを拾う　温度・湿度・気圧まとめて採取編
番外編『ムック「日経Linux ラズパイマガジン 2015年春号」電子工作入門キットパーツセット』に入っていたもの

前提

RaspberryPi2がBluemixのIoTFサービスに「レシピ」を使って接続済みであること。

回路（ネタ）

ムック「日経Linux ラズパイマガジン 2015年春号」第3部はじめての電子工作ステップ50の内、「No.34 A/D変換機を実際に活用　アナログ温度センサーで温度を測定してみよう」に記載されている回路でやってみる。

掲載されていた図（Excelで作図）
ムックには「MISO (22ピン)」と記載されていたが「MISO (21ピン)」の誤植ではないかと思うので修正した。

回路（設計）

元ネタの図の通りにFritzingで作ってみた。
MCP3002のパーツはここからから入手して、Fritzingにインポートした。
http://fritzing.org/media/fritzing-repo/projects/r/rpi-radio/fritzing/RPi_radio.fzz

回路（実装）

Fritzingで作った絵の通りにつなげてみた。

Raspberry Pi 2上でSPIの有効化

作業はRaspberry Pi 2にログインして行う。
実行時ユーザは次の通り
$ : pi
# : root

WiringPiの導入

# cd /var/tmp
# git clone git://git.drogon.net/wiringPi
# cd wiringPi
# ./build

導入確認のためにバージョンを確認してみる。
# gpio -v
バージョンが表示されること。

SPI有効化

Raspberry Pi 2はraspi-configから設定する。
# raspi-config

「8 Advanced Options」を選択して、「Select」を押下

「A6 SPI」を選択して、「Select」を押下

「はい」を押下

「了解」を押下

「はい」を押下

「了解」を押下

「Finish」を押下。どれが選択されていても良い。

「はい」を押下。再起動される。

再起動後にSPI用のモジュールが読み込まれていることを確認する。
$ lsmod | grep spi
「spi_bcm2708」が表示されること。

Raspberry Pi 2上で温度を読んでみる

ムック読者限定サイトに用意されたプログラム「adc_lm35dz.c」をコンパイル・実行してみる。
画面に温度を出力する。5秒間隔で20回。
センサーを指でつまむと温度が上がり、離すと下がる。

$ mkdir -p ~/bin
$ cd ~/bin
$ ll adc_lm35dz.c
$ gcc -o adc_lm35dz adc_lm35dz.c -lwiringPi
$ ./adc_lm35dz

画面出力例）
t = 28.037109, v = 87
v　：　読み取った値
t　：　温度　(100 * 3.3 * v / 1024で計算した結果)

プログラムの改修内容

BluemixのRaspberryPi登録レシピに登場するデバイス用のsampleプログラムを次の通り修正する。
修正前のソースコードはこちらで参照可能

修正するファイル	新規で追加するファイル
iotmain.c iot.h jsonator.c Makefile	lm35dz.c

追加・修正内容は以下の通り。

修正内容1

iotmain.c(修正前　61行目)

iotmain.c(修正後)

//lm35dz.c
float getLm35dzTemp();

修正内容2

iotmain.c(修正前　152～153行目)

        JsonMessage json_message = { DEVICE_NAME, getCPUTemp(), sineVal(
                MIN_VALUE, MAX_VALUE, 16, count), GetCPULoad() };

iotmain.c(修正後)

        JsonMessage json_message = { DEVICE_NAME, getCPUTemp(), sineVal(
                MIN_VALUE, MAX_VALUE, 16, count), GetCPULoad(), getLm35dzTemp() };

修正内容3

iot.h(修正前　22～27行目)

  struct json {
      char myname[100];
      float cputemp;
      float sine;
      float cpuload;
  };

iot.h(修正後)

  struct json {
      char myname[100];
      float cputemp;
      float sine;
      float cpuload;
      float lm35dztemp;
  };

修正内容4

jsonator.c(修正前　51行目)

jsonator.c(修正後)

    strcat(jsonReturned, ",");

    strcat(jsonReturned, "\"lm35dztemp\":");
    sprintf(buffer, "%.2f", passedrpi.lm35dztemp);
    strcat(jsonReturned, buffer);

修正内容5

Makefile(修正前　12～14行目)

iot: iotmain.c cpustat.c mac.c mqttPublisher.c jsonator.c iot.h jsonReader.c
    export LIBRARY_PATH=$(COMPILELIBDIR):$(LIBRARY_PATH)
    $(CC) iotmain.c cpustat.c mac.c mqttPublisher.c jsonator.c cJSON.c jsonReader.c -o $@ -l$(LIBNAME) -lpthread -lssl -lm -L $(COMPILELIBDIR) -I .

Makefile(修正後)

iot: iotmain.c cpustat.c mac.c mqttPublisher.c jsonator.c iot.h jsonReader.c lm35dz.c
    export LIBRARY_PATH=$(COMPILELIBDIR):$(LIBRARY_PATH)
    $(CC) iotmain.c cpustat.c mac.c mqttPublisher.c jsonator.c cJSON.c jsonReader.c lm35dz.c -o $@ -l$(LIBNAME) -lpthread -lssl -lwiringPi -lm -L $(COMPILELIBDIR) -I .

追加内容1　（ムック読者限定サイトに用意されたプログラム「adc_lm35dz.c」をベースに作成）

lm35dz.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <wiringPi.h>

const int PI_CE  = 0; // CE0を使う場合は 0、CE1を使う場合は 1を指定
const int ADC_CH = 1; // ADコンバータのCH0を使う場合は 0、CH1を使う場合は 1を指定
const int CLOCK_SPEED = 3200000; // 500,000 から 32,000,000 の間で指定

unsigned int readMCP3002(int pi_channel, int adc_channel);
float getLm35dzTemp();

unsigned int readMCP3002(int pi_channel, int adc_channel) {
  unsigned int v = 0;
  unsigned char data[2] = {};
  data[0] |= 0x60; // ここでは固定
  data[0] |= adc_channel==0 ? 0x00 : 0x10; // ADコンバータのCH0、CH1のどちらを使うかで変わる
  wiringPiSPIDataRW(pi_channel, data, 2);  // pi_channelにつなげたADコンバータからSPIでデータ読み取り
  v = ((data[0] & 0x03) << 8) + data[1];   // 1バイト目の下位2ビットと2バイト目にデータ値が入っているので取り出す
  return v;
}

float getLm35dzTemp() {
  unsigned int v; // MCP3002から読み取った値
  float t; // 温度
  int i;   // カウンタ
  if (wiringPiSPISetup(PI_CE, CLOCK_SPEED) < 0) { // SPI初期化
    return EXIT_FAILURE;
  }
  v = readMCP3002(PI_CE, ADC_CH);
  t = 100.0 * 3.3 * (float)v / 1024.0;
  return t;
}

プログラムの改修手順

作業はRaspberryPi2にログインして行う。
実行時ユーザは次の通り
$ : pi
# : root

設定ファイルの退避
# cd /etc/iotsample-raspberrypi/
# cp -p device.cfg device.cfg.`date +%Y%m%d`_1
※これで、アンインストール(dpkg -P)してもフォルダとバックアップファイルが残るので安心。
必要パッケージのインストール
# apt-get install dpkg-dev build-essential devscripts
# apt-get install libssl-dev
ソースコード一式を入手
$ cd ~
$ git clone https://github.com/ibm-messaging/iot-raspberrypi.git
ソースコード修正・追加
$ cd ~/iot-raspberrypi/samples/c/
$ vi iotmain.c
$ vi iot.h
$ vi jsonator.c
$ vi Makefile
$ vi lm35dz.c
ビルド
$ debuild -b
署名のエラーは無視する。

iotサービスの再インストール

アンインストール（古いのを）
# dpkg -P iot
インストール
# cd /home/pi/iot-raspberrypi/samples/
# dpkg -i ./iot_1.0-1_armhf.deb
サービスの確認
# service iot status
※起動している(okが表示される)こと。
設定ファイル作成
# cd /etc/iotsample-raspberrypi/
# cp -p device.cfg.`date +%Y%m%d`_1 device.cfg
※6.でいったん削除されてしまうので、1.で退避したファイルで復元
サービスの再起動
# service iot restart
※起動している(okが表示される)こと。
起動モードの確認
# service iot getdeviceid
※registerd mode で起動している(registerd modeが表示される)こと。