Armadillo-610:拡張ボードを使って気圧センサからI2Cでデータを取得してみた

at_yukari.hara

2020年3月9日 9時47分

Armadillo-610と拡張ボードを使って気圧センサからI2Cでデータを取得してみました。
今回は気圧と温度を計測可能なGroveセンサーのBMP280を使用しました。

※CON8のI2Cはデフォルトで有効になっていますのでカーネルの変更は必要ありませんが、 CON11(LCD インターフェース)、CON20(拡張インターフェース)、CON21(拡張インターフェース)と共通の信号線が接続されているため、同時に使用できません。また、CON8 の I2C 信号は基板上のリアルタイムクロックにも接続されておりますので、マルチプレクスの設定を変更する際には、ご注意ください。

手順

1.センサーを接続する

BMP280をCON8に接続し、Armadilloの電源を入れてください。

2.pythonとsmbus2インストール

以下のコマンドを執行し、pythonとsmbus2をインストールします。

[armadillo ~]# apt-get install python
[armadillo ~]# apt-get install python-pip
[armadillo ~]# pip install smbus2

3.接続確認

データシートでスレーブアドレスを確認して、以下のコマンドでi2c-1にアドレスが反映されていることを確認します。

[armadillo ~]# i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- 77　★アドレスが反映されていればOK

3.温度と気圧データを取得するスクリプトの作成

今回はBMP280(気圧、温度)の上位版であるBME280(気圧、温度、湿度)のコードのこちらを参考にさせていただきました。
以下のコードを「bmp280.py」という名前で保存してください。

from smbus2 import SMBus
import time
 
bus_number  = 1
i2c_address = 0x77
 
bus = SMBus(bus_number)
 
digT = []
digP = []
digH = []
 
t_fine = 0.0
 
 
def writeReg(reg_address, data):
    bus.write_byte_data(i2c_address,reg_address,data)
 
def get_calib_param():
    calib = []
 
    for i in range (0x88,0x88+24):
        calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
    calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,0xA1))
    for i in range (0xE1,0xE1+7):
        calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
 
    digT.append((calib[1] << 8) | calib[0])
    digT.append((calib[3] << 8) | calib[2])
    digT.append((calib[5] << 8) | calib[4])
    digP.append((calib[7] << 8) | calib[6])
    digP.append((calib[9] << 8) | calib[8])
    digP.append((calib[11]<< 8) | calib[10])
    digP.append((calib[13]<< 8) | calib[12])
    digP.append((calib[15]<< 8) | calib[14])
    digP.append((calib[17]<< 8) | calib[16])
    digP.append((calib[19]<< 8) | calib[18])
    digP.append((calib[21]<< 8) | calib[20])
    digP.append((calib[23]<< 8) | calib[22])
    digH.append( calib[24] )
    digH.append((calib[26]<< 8) | calib[25])
    digH.append( calib[27] )
    digH.append((calib[28]<< 4) | (0x0F & calib[29]))
    digH.append((calib[30]<< 4) | ((calib[29] >> 4) & 0x0F))
    digH.append( calib[31] )
 
    for i in range(1,2):
        if digT[i] & 0x8000:
            digT[i] = (-digT[i] ^ 0xFFFF) + 1
 
    for i in range(1,8):
        if digP[i] & 0x8000:
            digP[i] = (-digP[i] ^ 0xFFFF) + 1
 
    for i in range(0,6):
        if digH[i] & 0x8000:
            digH[i] = (-digH[i] ^ 0xFFFF) + 1  
 
def readData():
    data = []
    for i in range (0xF7, 0xF7+8):
        data.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
    pres_raw = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4)
    temp_raw = (data[3] << 12) | (data[4] << 4) | (data[5] >> 4)
 
 
    compensate_T(temp_raw)
    compensate_P(pres_raw)
 
 
def compensate_P(adc_P):
    global  t_fine
    pressure = 0.0
 
    v1 = (t_fine / 2.0) - 64000.0
    v2 = (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 2048) * digP[5]
    v2 = v2 + ((v1 * digP[4]) * 2.0)
    v2 = (v2 / 4.0) + (digP[3] * 65536.0)
    v1 = (((digP[2] * (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 8192)) / 8)  + ((digP[1] * v1) / 2.0)) / 262144
    v1 = ((32768 + v1) * digP[0]) / 32768
 
    if v1 == 0:
        return 0
    pressure = ((1048576 - adc_P) - (v2 / 4096)) * 3125
    if pressure < 0x80000000:
        pressure = (pressure * 2.0) / v1
    else:
        pressure = (pressure / v1) * 2
    v1 = (digP[8] * (((pressure / 8.0) * (pressure / 8.0)) / 8192.0)) / 4096
    v2 = ((pressure / 4.0) * digP[7]) / 8192.0
    pressure = pressure + ((v1 + v2 + digP[6]) / 16.0)  
 
    print "pressure : %7.2f hPa" % (pressure/100)
 
def compensate_T(adc_T):
    global t_fine
    v1 = (adc_T / 16384.0 - digT[0] / 1024.0) * digT[1]
    v2 = (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * digT[2]
    t_fine = v1 + v2
    temperature = t_fine / 5120.0
    print "temp : %-6.2f " % (temperature) 
 
def compensate_H(adc_H):
    global t_fine
    var_h = t_fine - 76800.0
    if var_h != 0:
        var_h = (adc_H - (digH[3] * 64.0 + digH[4]/16384.0 * var_h)) * (digH[1] / 65536.0 * (1.0 + digH[5] / 67108864.0 * var_h * (1.0 + digH[2] / 67108864.0 * var_h)))
    else:
        return 0
    var_h = var_h * (1.0 - digH[0] * var_h / 524288.0)
    if var_h > 100.0:
        var_h = 100.0
    elif var_h < 0.0:
        var_h = 0.0
 
 
 
def setup():
    osrs_t = 1            #Temperature oversampling x 1
    osrs_p = 1            #Pressure oversampling x 1
    mode   = 3            #Normal mode
    t_sb   = 5            #Tstandby 1000ms
    filter = 0            #Filter off
    spi3w_en = 0            #3-wire SPI Disable
 
    ctrl_meas_reg = (osrs_t << 5) | (osrs_p << 2) | mode
    config_reg    = (t_sb << 5) | (filter << 2) | spi3w_en
 
 
 
    writeReg(0xF4,ctrl_meas_reg)
    writeReg(0xF5,config_reg)
 
 
setup()
get_calib_param()
 
 
if __name__ == '__main__':
    try:
        readData()
    except KeyboardInterrupt:
        pass

5.動作確認

以下のコマンドを実行すると、取得したデータが表示されます。

[armadillo ~]# python mbp280.py
temp : 25.36
pressure : 1000.20 hPa

6.おまけ

以下のブログとサイトを参考に、取得したデータをグラフ化してみました。
・Armadillo-IoT G3:ダッシュボードツール「Grafana」と時系列DB「InfluxDB」の環境を構築してみた。
・Armadillo-G3のCPU使用率をInfluxDBに入れ、Grafanaで可視化
・ラズパイ+BME280で温度・湿度・気圧を計測（BMP280は湿度なし）

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