A/Dコンバータ(MCP3204)を使用してAndroidThingsでアナログ入力する

AndroidThingsでアナログ入力をするには外部のA/Dコンバータを使用する必要があります。今回はSPI接続のMCP3204(以下ADC)を使用してA/D変換したデータを取得してみました。

MCP3204のデータシート

A/Dコンバータ(MCP3204)と接続

ADCをRaspberry PiのSPI通信に対応するピン(19, 21, 23)と接続します。今回はCS(SS)信号にBCM6を使用し、ADCは0chのみを使用しました。
https://developer.android.com/things/hardware/raspberrypi-io.html

SPI通信の設定

SPIモードはmode0、電源は5Vを使用するのでSPIの通信速度は2MHz、MSBfirstで8bitずつ送信します。

public void configureSpiDevice(SpiDevice device) throws IOException {
        device.setMode(SpiDevice.MODE0); 
        device.setFrequency(2000000);      // 2MHz
        device.setBitsPerWord(8);          // 8 BPW
        device.setBitJustification(false); // MSB first
    }

AD変換されたデータを取得する

    private Runnable mRunnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            byte[] txData = new byte[]{(byte) (0x06 | CHANNEL >> 2), (byte) (CHANNEL << 6), 0x00};  // 送信データ
            byte[] rxData = new byte[3];  // 受信データ

            // GPIOが閉じている場合はRunnableを終了
            if (GPIO_BCM6 == null) {
                return;
            }

            try {
                mHandler.postDelayed(mRunnable, 50);  // 50ms待つ
                GPIO_BCM6.setValue(false);  // LOW
                mDevice.transfer(txData, rxData, rxData.length);  // SPI通信
                GPIO_BCM6.setValue(true);   // HIGH
                float ans = (rxData[1] & 0x0F) * 256 + (rxData[2] & 0xFF);  // 10進数に変換
                Log.d(TAG, String.valueOf(ans));

            } catch (IOException e) {
                Log.e(TAG, "Error on PeripheralIO API", e);
            }
        }
    };

BCM6をLOW→HIGHにする間データを読み込みます。
送信するデータ(制御ビットの詳細)はこちらのサイトを参考にしました。
http://www.geocities.jp/zattouka/GarageHouse/micon/circuit/A_D.htm

rxData[1]に格納されるバイナリデータは下位4bitのみ使用するため0x0FとAND演算し、最下位bitが256を示すので256を乗算します。
rxData[2]に格納される8bitのバイナリデータはすべて使用しますが、byte型が符号付きの8bitで-128~127の範囲しか表現することができないため、0xFFをAND演算して正の値を取り出します。

上記のデータを加算することでAD変換されたデータを取得することができます。