Raspberry PiのPythonからTMP36のアナログ温度センサとMCP3008のADコンバータを使う #Python

Raspberry Piからセンシングデータを取得する場合もArduino Firmataと同様にNode.jsから行いたかったのですが難しそうなのでPythonに戻ることにしました。Raspberry PiのGPIOはデジタル入力しかできないのでTMP36やLM35DZのアナログセンサを使う場合はMCP3008やPCF8591などのADコンバータが必要になります。TMP36を使い温度を計測するPythonプログラムを書いてみます。

SPIを有効にする

SPI(Serial Peripheral Interface)はシリアル通信の規格の一つです。Raspberry PiのSPIを有効化する方法がカーネルの3.18から変更になったようです。Enabling The SPI Interface On The Raspberry Piにraspi-configを使う方法と手動で有効にする方法が書いてあります。今回は手動で行います。

ファームウェアを更新する

カーネルが3.18.xでない場合はファームウェアを最新します。あわせてパッケージも最新にしました。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade
$ sudo rpi-update

カーネルのバージョンを確認します。

$ cat /proc/version
Linux version 3.18.11+ (dc4@dc4-XPS13-9333) (gcc version 4.8.3 20140303 (prerelease) (crosstool-NG linaro-1.13.1+bzr2650 - Linaro GCC 2014.03) ) #777 PREEMPT Sat Apr 11 17:24:23 BST 2015

/boot/config.txtを編集します。

$ sudo vi /boot/config.txt
dtparam=spi=on

rebootします。

$ sudo reboot

SPIが有効になりました。

$ lsmod | grep spi
spi_bcm2708             6018  0

ブレッドボード配線

MCP3008とRaspberry PiとFT232RLをブレッドボードで配線します。

MCP3008とRaspberry Piと配線します。

MCP3008 VDD -> Raspberry Pi 3.3V
MCP3008 VREF -> Raspberry Pi 3.3V
MCP3008 AGND -> Raspberry Pi GND
MCP3008 CLK -> Raspberry Pi GPIO 11 (SCLK)
MCP3008 DOUT -> Raspberry Pi GPIO 9 (MISO)
MCP3008 DIN -> Raspberry Pi GPIO 10 (MOSI)
MCP3008 CS/SHDN -> Raspberry Pi GPIP 8 (CE0)
MCP3008 DGND -> Raspberry Pi GND

TMP36を配線します。

TMP36 VCC -> Raspberry Pi 3.3V
TMP36 VOUT -> MCP3008 CH0
TMP36 GND -> Raspberry Pi GND

Pythonのインストール

Raspberry PiのPython開発環境をインストールします。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install python-dev
$ python -V
Python 2.7.3

ez_setupとpipをインストールします。

$ curl https://bootstrap.pypa.io/ez_setup.py -o - | sudo python
$ curl https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py -o - | sudo python
$ pip -V
pip 6.1.1 from /usr/local/lib/python2.7/dist-packages (python 2.7)

py-spidev

PythonからSPIデバイスを操作するためpy-spidevをインストールします。

$ cd
$ git clone git://github.com/doceme/py-spidev 
$ cd py-spidev
$ sudo python setup.py install
...
Writing /usr/local/lib/python2.7/dist-packages/spidev-3.0.egg-info

サンプルプロジェクト

プロジェクトを作成します。

$ mkdir -p ~/python_apps/spidev-spike
$ cd !$

以下のサイトを参考にしてPythonのサンプルプログラムを書きます。

~/python_apps/spidev-spike/spi_tmp36.py

#!/usr/bin/env python

import time
import sys
import spidev

spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0,0)

def readAdc(channel):
    adc = spi.xfer2([1,(8+channel)<<4,0])
    data = ((adc[1]&3) << 8) + adc[2]
    return data

def convertVolts(data):
    volts = (data * 3.3) / float(1023)
    volts = round(volts,4)
    return volts

def convertTemp(volts):
    temp = (100 * volts) - 50.0
    temp = round(temp,4)
    return temp

if __name__ == '__main__':
    try:
        while True:
            data = readAdc(0)
            print("adc  : {:8} ".format(data))
            volts = convertVolts(data)
            temp = convertTemp(volts)
            print("volts: {:8.2f}".format(volts))
            print("temp : {:8.2f}".format(temp))

            time.sleep(5)
    except KeyboardInterrupt:
        spi.close()
        sys.exit(0)

プログラム実行

Pythonのプログラムを実行します。5秒間隔で気温を摂氏で表示します。

$ python spi_tmp36.py
adc  :      232
volts:     0.75
temp :    24.84
adc  :      233
volts:     0.75
temp :    25.16
adc  :      233
volts:     0.75
temp :    25.16