RpiZero/Nucleo/ESP8266/ESP32に「Grove - 3Axis Compass」(I2C)を接続する

2020/2/24

RpiZero/Nucleo-MicroPython 3AxisCompass(I2C) demo

RpiZero/Nucleo-MicroPython 3AxisCompass(I2C) demo

概要

RpiZero/Nucleo/ESP8266/ESP32にGroveコネクタ経由で「Grove - 3Axis Compass」(I2C)を接続する。 なお、今回のデバイスの場合、電源は5V/3.3Vとも動作する。

関連モジュールのインストール

以下を実行する：

ESP8266の場合

# ESP8266
  git clone https://github.com/gvalkov/micropython-esp8266-hmc5883l.git
  cd micropython-esp8266-hmc5883l/
  ampy put hmc58831l.py

  

RpiZero/Nucleo/ESP32の場合

git clone https://github.com/gvalkov/micropython-esp8266-hmc5883l.git
  cd micropython-esp8266-hmc5883l/
  #　hmc58831l.pyを修正してhmc58831l_md.pyとする。修正点は、次の修正スクリプトを参照のこと。
  # 修正したhmc58831l_md.pyをフラッシュまたはブートSDに書き込む。

  

修正スクリプト：
修正箇所は「#」でコメントアウトした付近になる。
hmc58831l_md.py

  import math
  import machine

  from ustruct import pack
  from array import array


  class HMC5883L:
      __gain__ = {
          '0.88': (0 << 5, 0.73),
          '1.3':  (1 << 5, 0.92),
          '1.9':  (2 << 5, 1.22),
          '2.5':  (3 << 5, 1.52),
          '4.0':  (4 << 5, 2.27),
          '4.7':  (5 << 5, 2.56),
          '5.6':  (6 << 5, 3.03),
          '8.1':  (7 << 5, 4.35)
      }

  #    def __init__(self, scl=4, sda=5, address=30, gauss='1.3', declination=(0, 0)):
      def __init__(self, i2c, address=30, gauss='1.3', declination=(0, 0)):
  #        self.i2c = i2c = machine.I2C(scl=machine.Pin(scl), sda=machine.Pin(sda), freq=100000)
          self.i2c = i2c

          # Initialize sensor.
  #        i2c.start()

          # Configuration register A:
          #   0bx11xxxxx  -> 8 samples averaged per measurement
          #   0bxxx100xx  -> 15 Hz, rate at which data is written to output registers
          #   0bxxxxxx00  -> Normal measurement mode
          i2c.writeto_mem(30, 0x00, pack('B', 0b111000))

          # Configuration register B:
          reg_value, self.gain = self.__gain__[gauss]
          i2c.writeto_mem(30, 0x01, pack('B', reg_value))

          # Set mode register to continuous mode.
          i2c.writeto_mem(30, 0x02, pack('B', 0x00))
  #       i2c.stop()

          # Convert declination (tuple of degrees and minutes) to radians.
          self.declination = (declination[0] + declination[1] / 60) * math.pi / 180

          # Reserve some memory for the raw xyz measurements.
          self.data = array('B', [0] * 6)

      def read(self):
          data = self.data
          gain = self.gain

          self.i2c.readfrom_mem_into(30, 0x03, data)

          x = (data[0] << 8) | data[1]
          z = (data[2] << 8) | data[3]
          y = (data[4] << 8) | data[5]

          x = x - (1 << 16) if x & (1 << 15) else x
          y = y - (1 << 16) if y & (1 << 15) else y
          z = z - (1 << 16) if z & (1 << 15) else z

          x = round(x * gain, 4)
          y = round(y * gain, 4)
          z = round(z * gain, 4)

          return x, y, z

      def heading(self, x, y):
          heading_rad = math.atan2(y, x)
          heading_rad += self.declination

          # Correct reverse heading.
          if heading_rad < 0:
              heading_rad += 2 * math.pi

          # Compensate for wrapping.
          elif heading_rad > 2 * math.pi:
              heading_rad -= 2 * math.pi

          # Convert from radians to degrees.
          heading = heading_rad * 180 / math.pi
          degrees = math.floor(heading)
          minutes = round((heading - degrees) * 60)
          return degrees, minutes

      def format_result(self, x, y, z):
          degrees, minutes = self.heading(x, y)
          return 'X: {:.4f}, Y: {:.4f}, Z: {:.4f}, Heading: {}° {}′ '.format(x, y, z, degrees, minutes)

  

テスト・スクリプト

ボードに「Grove - 3Axis Compass」を接続し、センサーデータを出力する。

ESP8266用
ESP8266_3AxisCompass_test.py

  # ESP8266
  from hmc5883l import HMC5883L

  sensor = HMC5883L(scl=5, sda=4)

  while True:
     x, y, z = sensor.read()
     print(sensor.format_result(x, y, z))

  

Nucleo/RPiZero用
Nucleo_3AxisCompass_test.py

# Nucleo/RPiZero
  from hmc5883l_md import HMC5883L
  from machine import I2C

  i2c=I2C(1)
  sensor = HMC5883L(i2c)

  while True:
     x, y, z = sensor.read()
     print(sensor.format_result(x, y, z))

  

ESP32用
ESP32_3AxisCompass_test.py

# ESP32
  from hmc5883l_md import HMC5883L
  from machine import Pin, I2C

  i2c = I2C(scl=Pin(5), sda=Pin(4), freq=100000)
  sensor = HMC5883L(i2c)

  while True:
     x, y, z = sensor.read()
     print(sensor.format_result(x, y, z))

  

なお、ESP32の場合、ESP8266用モジュールを使用しても動作するはずである。

出力例：

  X: -6.4400, Y: 402.9600, Z: 19.3200, Heading: 90° 55′ 
  X: -6.4400, Y: 402.9600, Z: 19.3200, Heading: 90° 55′ 
  X: 1.8400, Y: 399.2800, Z: 22.0800, Heading: 89° 44′ 
  X: 1.8400, Y: 399.2800, Z: 22.0800, Heading: 89° 44′ 
  X: 0.9200, Y: 398.3600, Z: 20.2400, Heading: 89° 52′ 
  ...

  

参照URL

BareMetalのMicropythonをRaspberryPi_Zeroにインストールしてみる
NUCLEO F446RE MicroPython インストール方法
パッチ方法 - NUCLEO F446RE MicroPython I2C接続確認の方法
ESP8266 - ESP-WROOM-02 MicroPython インストール方法

GROVE - 4ピン-ジャンパメスケーブル (5本セット)
Grove 4ピンコネクタ - ジャンパーピン変換ケーブル(5本入り) (ジャンパー側オス)

Grove - 3-Axis Compass

以上