M5stack (esp32) + PaHUB unitを使って複数のセンサー(I2C)を使う (arduino ide)

概要

M5stack basic (esp32)
https://www.switch-science.com/catalog/7362/

M5Stack用Port A I2C拡張ハブユニット（PCA9548AP）
https://www.switch-science.com/catalog/7588/

M5Stack用ADCユニット [U013]
https://www.switch-science.com/catalog/5221/

をarduino IDEで使用するやり方の備忘録。

自分がやりたかったのは、
m5stackで 0-10vの電圧を2系統測りたかった。

M5Stack用電圧計ユニット
(https://www.switch-science.com/catalog/6740/)
がとても高かったので、ADCでいいやと思って使った結果...
RAWデータが謎の数値だった。
まあ使えなくもないので、そのまま使用。

悩み

m5stack + unitを使えばハンダ付けも少なく、手軽(?)に使えて便利。
i2c通信のセンサーを使うのは何回もやったことはあるが
理解してやってるわけではない、
同じセンサー(i2cアドレスが同じ）でポートが一つしか使わないなら
hubを使えばいけると思って購入。

しかしあまり情報がなかった（公式でも不親切な説明)で、
なんとかできましたが自分のための備忘録+誰かの役に立てばと思いまとめました。

portA hubの仕組み

仕組みって書いたが、自分がどんな仕組みでできるかがパッとみわからなかったので、軽くまとめます。（arduinoの場合です）

*コードは結構飛ばしたり、ライブラリーの中身までは触ってないのです

普通のi2cセンサーの場合

(M5_ADS1100というライブラリのexample参照)
i2cアドレスはadcunitの例です(0x48)

0番と1番に同じアドレスのユニットを繋げた想定(0x48)

test.ino

wire.begin();   //i2c通信宣言 

int8_t address = 0x48;
Wire.beginTransmission(0x48); //これで通信確認
byte error = Wire.endTransmission();

if (error == 0)  // デバイスつながったら
    {
     int16_t result;
     result = ads.Measure_Differential(); 
    //中はreadRegister(adress)でデーター読む感じになってた

    }

else   //エラー
    {
     
    }

みたいな感じでアドレス指定して、通信するだけでした。

同じのi2cセンサー複数、hub使用の場合

m5stackのスケッチ例の中で
unit - PaHUB_TCA9548Aを参照

test.ino

wire.begin();　// i2c通信宣言

tca9548a.address(0x70); //ハブのアドレス(0x70)に接続
tca9548a.selectChannel(0); //0番のチャンネルを選択

//exampleはfor文でやってる
//そこからはセンサーのアドレスに通信かける

Wire.beginTransmission(0x48); //これで通信確認
byte error = Wire.endTransmission();

if (error == 0)  // デバイスつながったら
    {
     int16_t result;
     result = ads.Measure_Differential(); 
    //中はreadRegister(adress)でデーター読む感じになってた

    }

else   //エラー
    {
     
    }

tca9548a.selectChannel(1); //1番のチャンネルを選択

Wire.beginTransmission(0x48); //これで通信確認
byte error = Wire.endTransmission();

if (error == 0)  // デバイスつながったら
    {
     int16_t result;
     result = ads.Measure_Differential(); 
    //中はreadRegister(adress)でデーター読む感じになってた

    }

else   //エラー
    {
     
    }

のような感じで、アドレスはそのままで、
ただ最初のPaHUBのライブラリーを宣言して(アドレスはhubの 0x70)
そこからは

tca9548a.selectChannel(channel);

を使ってチャンネルを変えて、センサーのアドレス(adcは 0x48)で通信するだけでした。

サンプル

PaHUB_TCA9548のサンプル
を参考にして作った、自分が使ったテストアプリのサンプルをあげときます。
なにか役に立てたらお使いください。

使用するライブラリー
ClosedCube_TCA9548A　(PaHUB_TCA9548サンプルの中に入ってます）
M5_ADS1100

test.ino

#include <Wire.h>
#include <M5Stack.h>
#include "M5_ADS1100.h"
#include "ClosedCube_TCA9548A.h"

#define PaHub_I2C_ADDRESS 0x70

#define FRONT 2

#define X_LOCAL 100
#define Y_LOCAL 35
#define X_OFFSET 160
#define Y_OFFSET 34

ADS1100 ads;
ClosedCube::Wired::TCA9548A tca9548a;

int rawData[6];

void setup(void) {
    M5.begin();            
    M5.Power.begin();     

   Wire.begin();
   tca9548a.address(PaHub_I2C_ADDRESS);
  
    ads.getAddr_ADS1100(ADS1100_DEFAULT_ADDRESS);  // 0x48
    ads.setGain(GAIN_ONE);  // 1x gain(default)
    ads.setMode(MODE_CONTIN);  // Continuous conversion mode (default)
    ads.setRate(RATE_8);  // 8SPS (default)
    ads.setOSMode(OSMODE_SINGLE); 
   // ads.begin();  //wire.begin()がかぶるのでコメントアウト
   
  
  tca9548a.address(PaHub_I2C_ADDRESS);
 
  M5.Lcd.fillScreen(TFT_BLACK); 
  M5.Lcd.setTextFont(4);
  M5.Lcd.setCursor(70, 0, 4);
  M5.Lcd.setTextColor(YELLOW,TFT_BLACK);
  M5.Lcd.println(("PaHUB ADCUNIT"));
  M5.Lcd.setTextColor(TFT_WHITE,TFT_BLACK);
    
}

void loop(void) {
    for( uint8_t channel=0; channel<TCA9548A_MAX_CHANNELS; channel++ ) {

    M5.Lcd.setCursor(X_LOCAL, Y_LOCAL + Y_OFFSET*channel , FRONT);
    M5.Lcd.printf("                                                                ");
    M5.Lcd.setCursor(X_LOCAL, Y_LOCAL + Y_OFFSET*channel , FRONT);
    M5.Lcd.printf("CH%d : ",channel);
    
    tca9548a.selectChannel(channel);
    byte error;
    int8_t address;
    address = ads.ads_i2cAddress;
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();
    if (error == 0)  
    {
        int16_t result;
        result = ads.Measure_Differential();
        rawData[channel] = result * 0.515; // 0.5だと数値がおかしい
        M5.Lcd.printf("%d  ", rawData[channel]);

       
    } else {
      M5.Lcd.printf("noSensor");

    }

   
    delay(100);
    }
}

結果

2、3番にadcunitを繋げました。

謎なのは
result * 0.515; // 0.5だと数値がおかしい

ここで、センサーの結果だと電圧の約2倍くらいの数値でした。

上記の画像で　
ch2はセンサー接続のみで、なんにも繋げてない状態
ch3はm5stackの[5v]を測ってみました。
デジタルテスターだと4.84vで計測
0.515をかけることで、 4820 - 4850くらいの数値が取れました。

これは環境とかの影響があるかもしれないので、
みなさまもやってみて変えてください。

追記

@tekura555様のコメントで以下の情報がありました。
電圧違いが問題のようです。
情報ありがとうございました！

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@tekura555
2022-12-11 21:30
同じ内容を疑問に思っていてM5Stackに問い合わせしていました。
回答としてはPahab挟んでADC使う場合と本体に直接ADC繋ぐ場合ではベース電圧が違うようで、これによりPahab挟んだ場合は正確な値がでないようです。
Pahabのプルアップ抵抗を取り去れば、正常な値になるとのこと。
私は基板いじる勇気が出なかったので、Pahabで使用されているのと同じICを搭載したhab基板でベース電圧が同じものを使用して解決しました。

Grove 8チャンネルI2Cマルチプレクサ/I2Cハブ(TCA9548A)

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