Raspberry Pi で３つのi2cデバイスを同時に動かしてみた

概要

3つのi2cデバイス
１．距離センサ(VL53L0X)
２．ジャイロ加速度センサ(MPU-6050)
３．PWMドライバ(PCA9685)
が同時動作することを確認しました。

使用プログラミング言語言語

c
c++

接続図

動作確認画面

VL53L0X:距離センサ
MPU-6050:ジャイロ加速度センサ
PCA9685:PWMドライバ

binファイルはそれぞれi2cデバイス毎に用意して3プロセスを同時に実行した。
上の画像では静止画ですが、実際は３つとも同時に動作しました。

プログラムソースコード

距離センサ(VL53L0X)

https://github.com/cassou/VL53L0X_rasp を利用させていただきました。
http://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/proximity-sensors-software/stsw-img005.html のVL53L0X APIを利用するためダウンロードと、MakeFieへのAPIパス設定が必要です。

ジャイロ加速度センサ(MPU-6050)

https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=22266 を利用させていただきました。

PWMドライバ(PCA9685)

http://junkroom2cyberrobotics.blogspot.jp/2013/06/raspberry-pi-adafruit-i2c-16-channel.html を参考させていただきc++からcへ変更しました。

PCA9685.c

//gcc -Wall -O2 -lm PCA9685.c -o PCA9685
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <math.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <math.h>

#define PCA9685_SUBADR1 0x2
#define PCA9685_SUBADR2 0x3
#define PCA9685_SUBADR3 0x4

#define PCA9685_MODE1 0x0
#define PCA9685_PRESCALE 0xFE

#define LED0_ON_L 0x6
#define LED0_ON_H 0x7
#define LED0_OFF_L 0x8
#define LED0_OFF_H 0x9

#define ALLLED_ON_L 0xFA
#define ALLLED_ON_H 0xFB
#define ALLLED_OFF_L 0xFC
#define ALLLED_OFF_H 0xFD



//PCA9685
int m_nI2c;
void PCA9685_init(float freq);
uint8_t PCA9685_read(uint8_t adr);
void PCA9685_write(uint8_t adr, uint8_t dat);
void PCA9685_pwmWrite(uint8_t ch, double pulseWidth_usec);
void PCA9685_setPWM(uint8_t ch, uint16_t onTime, uint16_t offTime);

#define PWM_FREQUENCY 60                    //60Hz 16.7ms
#define PWM_PULSE_WIDTH_MAX 12000           //12ms

/**********************************************************************
*
**********************************************************************/
int main(int argc, char *argv[])
{
    char *i2cFileName = "/dev/i2c-1";
    int driverAddress = 0x40;
    int i;
    double dfVal;

    if((m_nI2c = open(i2cFileName, O_RDWR)) < 0){
        printf("m_nI2c open err\n");
        return -1;
    }

    if(ioctl(m_nI2c, I2C_SLAVE, driverAddress) < 0){
        printf("ioctl err\n");
        return -1;
    }

    PCA9685_init(PWM_FREQUENCY);

    for(i=0;i<100;i++){
        dfVal = i*200+1000;
        if(PWM_PULSE_WIDTH_MAX < dfVal)break;
        printf("%0.1lfms\n",dfVal/1000);
        PCA9685_pwmWrite(0, dfVal);
        PCA9685_pwmWrite(1, PWM_PULSE_WIDTH_MAX - dfVal);
        sleep(1);
    }

    printf("stop\n");
    sleep(5);
    PCA9685_pwmWrite(0, 0);


    return 0;
}


/**********************************************************************
*   PCA9685_init
**********************************************************************/
void PCA9685_init(float freq)
{
    float prescaleval = 25000000;

    PCA9685_write(PCA9685_MODE1, 0x0);
    usleep(100000);//100ms

    prescaleval /= 4096;
    prescaleval /= freq;
    prescaleval -= 1;
    printf("Estimated pre-scale: %f\n", prescaleval);

    uint8_t prescale = floor(prescaleval + 0.5);
    printf("Final pre-scale: %d\n", prescale); 

    uint8_t oldmode = PCA9685_read(PCA9685_MODE1);
    uint8_t newmode = (oldmode&0x7F) | 0x10; 
    PCA9685_write(PCA9685_MODE1, newmode); 
    PCA9685_write(PCA9685_PRESCALE, prescale);
    PCA9685_write(PCA9685_MODE1, oldmode);
    sleep(5);
    PCA9685_write(PCA9685_MODE1, oldmode | 0xa1);  

}


/**********************************************************************
*   PCA9685_pwmWrite
**********************************************************************/
void PCA9685_pwmWrite(uint8_t ch, double pulseWidth_usec)
{
    double pulselength;
    double pulseWidth;
    // 1秒=1000000usを60Hzで割ってパルス長を算出。
    pulselength = 1000000 / PWM_FREQUENCY;
    // 12bit(2^12=4096)分解能相当へ。1分解能当たりの時間算出。
    pulselength /= 4096;
    // PWMのパルス設定値を算出。
    pulseWidth = pulseWidth_usec / pulselength;

    // PWM値設定。
    //  setPWM(channel, on_timing, off_timing)
    //  channelで指定したチャネルのPWM出力のon(0→1）になるタイミングと
    //  off(1→0)になるタイミングを0～4095で設定する。
    PCA9685_setPWM(ch, 0, pulseWidth);
}
/**********************************************************************
*   PCA9685_setPWM
**********************************************************************/
void PCA9685_setPWM(uint8_t ch, uint16_t onTime, uint16_t offTime)
{
    uint8_t sendData[5];

    sendData[0] = LED0_ON_L + 4 * ch;
    sendData[1] = (uint8_t)(0x00ff & onTime);
    sendData[2] = (uint8_t)((0xff00 & onTime) >> 8);
    sendData[3] = (uint8_t)(0x00ff & offTime);
    sendData[4] = (uint8_t)((0xff00 & offTime) >> 8);

    if(write(m_nI2c, sendData, 5) != 5){
        printf("PCA9685_setPWM() err\n");
    }
}


/**********************************************************************
*   PCA9685_read
**********************************************************************/
uint8_t PCA9685_read(uint8_t adr)
{
    uint8_t sendData;
    uint8_t readData;

    sendData = adr;
    if(write(m_nI2c, &sendData, 1) != 1){
        printf("PCA9685_read() err1\n");
    }
    else{
        if(read(m_nI2c, &readData, 1) != 1){
            printf("PCA9685_read() err2\n");
        }
     }

    return readData;
}
/**********************************************************************
*   PCA9685_write
**********************************************************************/
void PCA9685_write(uint8_t adr, uint8_t dat)
{
    uint8_t buf[2];

    buf[0] = adr;
    buf[1] = dat;
    if(write(m_nI2c, buf, 2) != 2){
        printf("PCA9685_write() err\n");
    }
}