テレビに接続しているゲーム機には、本体を起動するとテレビも連動して起動させて、HDMIの入力も自動で切り替えてくれる機能を持っています。
我が家ではPCもテレビに接続しているのですが、PCからはそういったテレビ連動はできません。
そこを何とかできないか、ということで家に転がっていたRaspberry Piで何とかする、というのがこの記事の内容です。

外部機器がテレビを操作する「HDMI-CEC」について

Nintendo Switchのようなゲーム機はテレビとの電源連動機能を持っており、本体を起動すると「テレビの電源を入れて」「HDMIの入力切替を行って」自動的にゲーム画面がテレビに表示されます。
この機能は HDMI CEC（Consumer Electronics Control） という規格に基づく信号を送信することで実現しています。
で、ゲーム機がCECを送信出来るのならPCでもCECを送信できるだろうと思ったのですが、ハードウェアレベルで実装してないためできないらしいです。
そしてPCはCECの信号を送信できないのですが、実はRaspberry PiはCECの信号を出力することができます。

やりたいこと

テレビに接続したPCを起動したら

テレビをつける
PCを接続しているHDMI入力に切り替える

PCがシャットダウンしたら

テレビの電源を落とす

Raspberry Piの準備

OSはRaspbianを使用。
CECの使用するためにcec-utilsをインストールしてください。

apt update
apt install cec-utils

CECの使用方法

cec-utilsでCECフレームを送信する方法はいくつかあるのですが、ここではechoで必要なメッセージを出力して、single-commandモード(-s)で実行するcec-clientに渡す方法を使います。

サンプル：TVの電源を付けるコマンド

echo "tx 10:04" | cec-client -s

txを先頭に入力し、続けて引数としてCECフレームを入力します。
CECフレームの先頭2バイト部分10は、1バイト目が送信元論理アドレス、2バイト目が送信先論理アドレスとなります。
テレビの論理アドレスは0で固定、送信元となるRaspberry Piの論理アドレスはcec-client -lコマンドで出力されるdevice情報から確認できます。
この記事では、Raspberry Piの論理アドレスは1であるものとしてCECフレームを作成します。

# cec-client -l
libCEC version: 6.0.2, compiled on Linux-5.10.63-v8+ ... , features: P8_USB, DRM, P8_detect, randr, RPi, Exynos, Linux, AOCEC
Found devices: 1

device:              1
com port:            RPI
vendor id:           2708
product id:          1001
firmware version:    1
type:                Raspberry Pi

HDMIの入力切替を行う際には、「物理アドレス」も指定しなくてはいけません。
調査方法は割愛しますが、基本的に「HDMI 1：1.0.0.0」～「HDMI 4：4.0.0.0」というようなアドレッシングになっています。

この記事で使用するCECフレームの内容は以下の通り。

CECフレーム	機能	備考
10:04	テレビの電源をONにする	`echo "on 0"`と同値
10:36	テレビの電源をOFFにする	`echo "standby 0"`と同値
1f:82:20:00	いわゆる"HDMI 2"をアクティブにする	宛先論理アドレスはTVの`0`ではなく、ブロードキャストの`f`を指定する必要がある 3-4バイト目はアクティブソースを指定する宣言 5-8バイト目は対象となるHDMI入力の物理アドレスを指定する

PC(Windows)との連動

本当はWindowsのタスクスケジューラーを使い、起動時/終了時にRaspberry PiにHTTPアクセスをしてCECの操作をしたかったのですが、どうしてもタスクスケジューラーが機能してくれませんでした。
（たぶん私の知識不足）
そのため、「Raspberry PiからPCに定期的にpingを打ち、その結果でCECの操作を行う」という方法としました。

具体的に、以下のようなシェルをRaspberry Pi上に配置し、systemdにてサービス化させました。

1秒周期でWindowsPCにpingを打つ
ping応答があればカウント変数をデクリメント。ただしカウント変数がすでに"0"なら何もしない
デクリメントした結果が"0"になった場合、TVの電源をON＋"HDMI 2"をアクティブにする
ping応答がなければカウント変数をインクリメント。ただしカウント変数がすでに"3"なら何もしない
インクリメントした結果が"3"になった場合、TVの電源をOFFにする

#!/bin/bash

CNT=0

while true
do
  ping -c 1 -w 1 <WindowsPCのIPアドレス> > /dev/null
  BUF=$?
  if [ $BUF -eq 0 ]; then
    if [ $CNT -gt 0 ]; then
      CNT=`echo $(($CNT-1))`
      if [ $CNT -eq 0 ]; then
        echo "tx 10:04"|/usr/bin/cec-client -s -d 1 > /dev/null
        echo "tx 1f:82:20:00"|/usr/bin/cec-client -s -d 1 > /dev/null
      fi
    else
      CNT=0
    fi
  else
    if [ $CNT -lt 3 ]; then
      CNT=`echo $(($CNT+1))`
      if [ $CNT -eq 3 ]; then
        echo "tx 10:36"|/usr/bin/cec-client -s -d 1 > /dev/null
      fi
    else
      CNT=3
    fi
  fi
  sleep 1
done