Elixir Circuits I2CでLチカ

この記事は、「#NervesJP Advent Calendar 2019」 の21日目です。
昨日は @32hero さんの「Why Nerves|>Nervesを使う理由探し」でした。

はじめに

Elixirを使って、RaspberryPiのハードウェア制御の練習をしてみました。

今回は、Elixir CircuitsのI2C制御サンプルを使って、IOエキスパンダICのMCP23017を制御してみます。

※Nervesでないのは、Ubuntu環境が今、手元に無いため・・・ごめんなさい！！

動作環境

ここでのハードウェア環境は、以下を想定しています。

• Raspberry Pi 3+
• Raspbian Buster （2019年9月版）
• Elixir 1.9.4

コマンドライン

~ $ uname -a
Linux RaspberryPi 4.19.75-v7+ #1270 SMP Tue Sep 24 18:45:11 BST 2019 armv7l GNU/Linux

~ $ iex
Erlang/OTP 22 [erts-10.4] [source] [smp:4:4] [ds:4:4:10] [async-threads:1] [hipe]

Interactive Elixir (1.9.4) - press Ctrl+C to exit (type h() ENTER for help)
iex(1)> 

回路

RaspberryPiとMCP23017の接続

MCP23017とLEDの接続

プログラムの下準備

I2Cの制御に必要なパッケージをインストールします。

コマンドライン

pi@raspberrypi:~ $ sudo apt install i2c-tools -y

I2C経由でMCP23017と通信できているか確認します。

コマンドライン

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

回路図の通りに接続した場合（A0, A1, A2 = LOW となっている）MCP23017はアドレス0x20に割り当てされます。

MCP23017の制御方法

コマンドの構成は<<レジスタ名, 設定値>>です。

1. 初期化コマンドを送る

   • MCP23017のPORTAを、出力に設定<<0x00, 0x00>>
   • （入力にする場合は<<0x00, 0xff>>）

2. 出力のON/OFFの指令を送る

   • PORTAの0～7chをON<<0x12, 0xff>>
   • PORTAの0～7chをOFF<<0x12, 0x00>>

MCP23017の主要コマンド

レジスタ名の
*Aは、MCP23017のGPA0～7。
*Bは、MCP23017のGPB0～7に対応します。

レジスタ名	値	機能
IODIRA	0x00	入出力方向 (0: 出力 1:入力)
IODIRB	0x01	〃
GPIOA	0x12	出力レジスタ (GPIOの値)
GPIOB	0x13	〃

プログラム例

ElixirでI2Cを制御する

基本構文

I2C.write(ref, 0x20, <<0x12, 0xff>>)

引数	役割	例文
第2	送信先のI2Cアドレス	0x20（MCP23017のデフォルトアドレス）
第3	コマンド	0x12（GPIOAの出力レジスタ）、0xff（8ch全部出力とする）

準備

コマンドライン

~$ git clone https://github.com/elixir-circuits/circuits_i2c.git
~$ cd circuits_i2c/lib
~/circuits_i2c/lib $ touch circuits_i2c.ex

空のソースファイルcircuits_i2c.exを作っておきます。

ソースコード

出力・点滅動作

circuit.ex

defmodule Circuits do

    # "L" Chika
    def loop1(start, count_up, sleep_msec) do
        Stream.iterate( start, &( &1 + count_up ) ) |>
        Enum.map( fn count ->

            alias Circuits.I2C
            #I2Cを開く
            {:ok, ref} = I2C.open("i2c-1")

            # 初期化コマンドをI2C経由で送る
            # MCP23017のPORTAを、出力に設定
            I2C.write(ref, 0x20, <<0x00, 0x00>>)

            # PORTAの0～7chをHIGHに切替
            I2C.write(ref, 0x20, <<0x12, 0xff>>)
            :timer.sleep( sleep_msec )
            # PORTAの0～7chをLOWに切替
            I2C.write(ref, 0x20, <<0x12, 0x00>>)
            :timer.sleep( sleep_msec )

            end )
    end


    def main([]) do
        IO.puts "Hello I2C LED..."
        # 処理スタート
        loop1(0, 1, 500)
    end
end

実行

LEDが500msおきに点滅します。

コマンドライン

~/circuits_i2c $  mix run -e "Circuits.main([])" 
Hello I2C LED...

Grove規格の互換ボード

Grove規格（I2C）互換のボードを作ってみました。

※12/21時点、まだ公開できてないです、すみません！！
GitHub

参考資料

• カウンター付き無限ループの書き方
  • https://qiita.com/piacerex/items/aeb45bea6df415e7e1e8