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@jamjam(吉田 伸三)

備忘録　ラズパイ5 ROS2　⑧　Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　C++ その4 bme280.cpp 温度

Last updated at Posted at 2024-08-01

　前回までに、topicを使ったPublisherとSubscriverのとてもベーシックなプログラムを作り、動かしました。
　ここでは、温度を計測するPublisherを作ります。Subscriverはそのまま使います。

環境

  • Raspberry Pi 5 8GB
  • 追加ボード；NVMe Base for Raspberry Pi 5 (NVMe Base by Pimoroni)
  • Crucial クルーシャル P2シリーズ 500GB 3D NAND NVMe PCIe M.2 SSD CT500P2SSD8
  • 初期；RaspberryPi OS Desktop 64bit (Debian version: 12 (bookworm) Release date: March 15th 2024)
  • 現在；Ubuntu Desktop 24.04LTS(64-bit)
  • ROS2 HumbleではなくJazzy

Windows10で、検索窓にcmdと入れ、コマンドプロンプトを起動します。
　sshでログインします（第１回参照）。必要ならupdateします。

C:\Users\yoshi>ssh yoshi.local

温度を測るセンサBME280を接続する

　I2CデバイスでつないだボッシュのBME280は、I2C経由でデータを読む方法とデバイス・ドライバを登録してiioアプリが読み出した測定データを読む方法があります。
　/boot/firmware/READMEに書かれたラズパイのWebサイトに行っても、ラズパイのOS（bookworm）の/boot/firmware/READMEに書かれたセンサ類の情報が見つかりません。ものは試しで、bookwormと同じ手順で組み込んでみました。
　i2cdetectが使えるように、i2c-toolsをインストールします。

C:\Users\yoshi>ssh yoshi.local
yoshi@yoshi:~$ sudo apt install i2c-tools

　接続です。I2CバスにStemma QT/Qwiicコネクタで増設します。使っているセンサ・ボードはAdafruit製です。

lps22-bme280-a.png

　0x76ではなく、0x77に見つけてきました。

yoshi@yoshi:~$ i2cdetect -y 1
    0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:                         -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- 77

　sudo nano /boot/config.txtを立ち上げ、最後の行に、次の1行を追加します。

dtoverlay = i2c-sensor,bme280,addr=0x77

リブート（restart）します。UUという表記に代わっているので、デバイス・ドライバが組み込まれたことが確認できました。

yoshi@yoshi:~$ i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:                         -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- UU

デバイス・ドライバが組み込まれたので、テキスト・ファイルで測定結果が常に更新されているので読み出します。

yoshi@yoshi:~$  ls /sys/bus/i2c/devices/
1-0077  i2c-1  i2c-11  i2c-12
yoshi@yoshi:~$  ls /sys/bus/i2c/devices/1-0077/iio:device0/
in_humidityrelative_input               in_pressure_oversampling_ratio  name     subsystem
in_humidityrelative_oversampling_ratio  in_temp_input                   of_node  uevent
in_pressure_input                       in_temp_oversampling_ratio      power    waiting_for_supplier
yoshi@yoshi:~$ cat /sys/bus/i2c/devices/i2c-1/1-0077/iio:device0/in_temp_input
26330
yoshi@yoshi:~$ cat /sys/bus/i2c/devices/i2c-1/1-0077/iio:device0/in_pressure_input
101.508132812
yoshi@yoshi:~$ cat /sys/bus/i2c/devices/i2c-1/1-0077/iio:device0/in_humidityrelative_input
60806

　温度は千倍になっているので、26.33℃、気圧はPaなので、1015.08132812hPa、湿度は千倍になっているので、60.806%です。
　ラズパイのOS（bookworm）の場合とまったく同じです。

温度を取得するプログラム

　catで読みだしていたテキスト・ファイルを、プログラムで読み出します。

yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ nano  works/src/bme280/readTemp.cpp

readTemp.cpp
#include <iostream>
#include <fstream>       //  ファイル入出力用
#include <cstdlib>       //  exit()用
using namespace std;

int main(void)
{
    ifstream ifs;            //  ifstream の変数（インスタンス）を生成．

    ifs.open("/sys/bus/i2c/devices/i2c-1/1-0077/iio:device0/in_temp_input"); 
    //  ファイルを開く．fopen() に相当
    if( ! ifs ) {            //  ファイルが開けない場合の処理
        cerr << "File open error ! " << endl;
        exit(1);
    }

    char data[32];       //  データを読み込むバッファ
    ifs >> data;          //  ifs から入力
    float temp = stof(data);
    cout << temp/1000.0 << endl;    //  確認のため画面に出力

    ifs.close();          //  ファイルを閉じる．fclose()に相当．
    return 0;
}

　コンパイルし、実行します。

yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ g++ -o out works/src/bme280/bme288.cpp
yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ ./out
28.35

　関数にしました。

readTemp.cpp
 #include <iostream>
#include <fstream>       //  ファイル入出力用
#include <cstdlib>       //  exit()用
using namespace std;

float readTemp(){
   ifstream ifs;            //  ifstream の変数（インスタンス）を生成．

    ifs.open("/sys/bus/i2c/devices/i2c-1/1-0077/iio:device0/in_temp_input");    
    //  ファイルを開く．fopen() に相当
    if( ! ifs ) {            //  ファイルが開けない場合の処理
        cerr << "File open error ! " << endl;
        exit(1);
    }

    char data[32];       //  データを読み込むバッファ
    ifs >> data;          //  ifs から入力
    float temp = stof(data);
    ifs.close();          //  ファイルを閉じる．fclose()に相当．
    return (float)(temp/1000.0);
}

int main(void)
{
    cout << readTemp();
}

　実行すると、温度を表示します。

温度をpublishする。msgは文字列

　温度を読み出す事例を見つけたのですが、今の私の力では、理解できませんでした。

　前回までのディレクトリ構造です。srcのなかに、bme280ディレクトリを作り、bme280.cppで、プログラムを保存します。プログラムは、前回のpub.cppに、readTemp()関数を組み込んだ形にしました。

$ cd ros2_ws
tree

└── works
  ├── CMakeLists.txt
  ├── include
  │   └── works
  ├── package.xml
  └── src
      ├── exec_sample
      │   └── main.c
      ├── pub
      │   └── pub.cpp
      └── sub
          └── sub.cpp
yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ mkdir works/src/bme280
yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ nano  works/src/bme280/bme280.cpp
bme280.cpp
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <fstream>       //  ファイル入出力用
#include <cstdlib>       //  exit()用
using namespace std;

float readTemp(){
   ifstream ifs;            //  ifstream の変数（インスタンス）を生成．
    ifs.open("/sys/bus/i2c/devices/i2c-1/1-0077/iio:device0/in_temp_input");
    //  ファイルを開く．fopen() に[>
    if( ! ifs ) {            //  ファイルが開けない場合の処理
        cerr << "File open error ! " << endl;
        exit(1);
    }
    char data[32];       //  データを読み込むバッファ
    ifs >> data;          //  ifs から入力
    float temp = stof(data);
    ifs.close();          //  ファイルを閉じる．fclose()に相当．
    return (float)(temp/1000.0);
}

int main(int argc, char **argv)
{
  printf("start publish bme280\n");
  rclcpp::init(argc, argv);
  auto node = rclcpp::Node::make_shared("publish_bme280_temp");
  auto publisher = node->create_publisher<std_msgs::msg::String>("greeting", 1);

  rclcpp::WallRate loop(1);
  while (rclcpp::ok()) {
    auto msg = std_msgs::msg::String();
    msg.data = "Hello, world " + std::to_string(readTemp());
    publisher->publish(msg);
    loop.sleep();
  }

  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

　CMakeLists.txtを修正します。

 yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ nano works/CMakeLists.txt
CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(works)

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
 add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(rclcpp_components REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(sub src/sub/sub.cpp)

ament_target_dependencies(sub rclcpp std_msgs)

install(
 TARGETS sub
 DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
 )

add_executable(bme280 src/bme280/bme280.cpp)

ament_target_dependencies(bme280 rclcpp std_msgs)

install(
 TARGETS bme280
 DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
 )

ament_package()

　colcon buildでビルドしたものを登録します。まえに作ったsubscriberのsubを起動します。

yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ source ~/ros2_ws/install/setup.bash
yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ ros2 run works sub

　もう一つターミナルを立ち上げます。今回作ったpublisherのbme280を起動します。

ssh yoshi.local

yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ source ~/ros2_ws/install/setup.bash
yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ ros2 run works bme280
start publish bme280

　subが動いているターミナルの最初の付近の様子です。実行中にBME280を指でつまんでいます。

yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ source ~/ros2_ws/install/setup.bash
yoshi@yoshi:~/ros2_ws$ ros2 run works sub
start subscribe test
[INFO] [1722152136.834887788] [yoshi_subscriber]: Hello, world 28.420000
[INFO] [1722152137.835059203] [yoshi_subscriber]: Hello, world 28.420000
[INFO] [1722152138.835054433] [yoshi_subscriber]: Hello, world 28.420000
[INFO] [1722152139.835027311] [yoshi_subscriber]: Hello, world 28.420000
[INFO] [1722152140.835045820] [yoshi_subscriber]: Hello, world 28.420000
[INFO] [1722152141.835054939] [yoshi_subscriber]: Hello, world 29.370001
[INFO] [1722152142.835063540] [yoshi_subscriber]: Hello, world 30.180000
[INFO] [1722152143.835096604] [yoshi_subscriber]: Hello, world 30.670000
[INFO] [1722152144.835049742] [yoshi_subscriber]: Hello, world 31.000000
[INFO] [1722152145.835071232] [yoshi_subscriber]: Hello, world 31.260000
[INFO] [1722152146.835029426] [yoshi_subscriber]: Hello, world 31.450001
[INFO] [1722152147.835083157] [yoshi_subscriber]: Hello, world 31.580000
[INFO] [1722152148.835062833] [yoshi_subscriber]: Hello, world 31.290001
[INFO] [1722152149.835103249] [yoshi_subscriber]: Hello, world 31.100000
[INFO] [1722152150.835075518] [yoshi_subscriber]: Hello, world 30.980000

　ディレクトリの様子です。

└── works
    ├── CMakeLists.txt
    ├── include
    │   └── works
    ├── package.xml
    └── src
        ├── bme280
        │   ├── bme280.cpp
        │   └── readTemp.cpp
        ├── exec_sample
        │   └── main.c
        ├── pub
        │   └── pub.cpp
        └── sub
            └── sub.cpp

可視化

ラズパイのターミナルで可視化ツールを動かします。

$ source /opt/ros/jazzy/setup.bash
$ rqt_graph

　rqt_graphの左上にあるリフレッシュ・アイコンをクリックしたのが次の画面です。

Screenshot from 2024-07-28 16-45-29.png

備忘録　ラズパイ5 ROS2

①　ハードの用意とUbuntu Desktop 24.04LTS

②　Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　rqt_graphとturtlesim

③　Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　Python その１ responder（セットアップ）

④　Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　Pythonその２responder（コーディングと実行；失敗）

⑤　Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　C++ その1 セットアップ main.c

⑥　Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　C++ その2 セットアップ pub.cpp rqt_graph

⑦　Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　C++ その3 セットアップ sub.cpp rqt_graph

⑧　Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　C++ その4 bme280.cpp 温度

⑨ Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　C++ その5 bme280_3.cpp 温度、湿度、気圧

⑩ Ubuntu Desktop 24.04LTSでROS2環境　C++ その6 VL53L1X.cpp 距離センサ

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