RaspberryPiのpython3でCircuitPythonのAPIを使用する

2020/3/31
2020/3/29
2020/3/25+

Rpi adafruit_blinka install

Rpi adafruit_blinka install

概要

RaspberryPiのpython3でCircuitPythonのAPIを使用する。 ここでは、python3にCircuitPythonのAPIを提供するために、以下のリンクにあるadafruit_blinkaのインストール方法について説明する。これをインストールすることによって、RaspberryPiのpython3とcircuitpythonのハードウェア周りに関して互換性が保てる。 また、i2cに関して、CircuitPythonとMicroPythonに共通してあるi2c.writeto,i2c.readfrom_intoのみを使用すれば、 CircuitPythonとMicroPythonの間の互換性も保てる。 (ホストPCとしてはubuntuを想定している)

CircuitPython on Linux and Raspberry Pi

事前準備

(1)I2C/SPIを有効にするためにRaspberryPiのブートSDの/boot/config.txtの末尾に以下の行を追加する。

  # enable I2C/SPI
  dtparam=i2c_arm=on
  dtparam=i2s=on
  dtparam=spi=on
  dtoverlay=spi1-3cs
  

「dtoverlay=spi1-3cs」の行は第２のSPIを有効にするので 不要であれば追加しない。(第１のSPIを表示用に使っている時に必要となる)

コンソール用シリアルも必要であれば、さらに以下を追加する：

enable_uart=1
  

(2)ブートSDをRaspberryPiに刺して起動する。

インストール方法

ブート後、以下を実行する：

  # I2C/SPIが有効であることの確認
  ls /dev/i2c* /dev/spi*
  # 以下が出力されればＯＫ
  /dev/i2c-1      /dev/spidev0.1  /dev/spidev1.1
  /dev/spidev0.0  /dev/spidev1.0  /dev/spidev1.2

  # システムのアップデート
  sudo apt-get update
  sudo apt-get upgrade
  sudo apt-get install python3-pip
  sudo pip3 install --upgrade setuptools

  # adafruit-blinka関連のインストール
  sudo apt install libgpiod2
  pip3 install RPI.GPIO
  pip3 install adafruit-blinka
  pip3 install --upgrade adafruit_blinka

  # 外部モジュールのインストール方法
  # 使用したいモジュールxxxx.pyをpython3のカレントディレクトリかlibsに置く
  # または、pip3 installでインストールする
  # (インストール例)
  pip3 install adafruit-circuitpython-gps
  # これで、python3のスクリプトの中でadafruit_gpsがimport可能になる

  

動作確認用テストスクリプト

blinka_test.py

  import board
  import digitalio
  import busio

  print("Hello blinka!")

  # Try to great a Digital input
  pin = digitalio.DigitalInOut(board.D4)
  print("Digital IO ok!")

  # Try to create an I2C device
  i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
  print("I2C ok!")

  # Try to create an SPI device
  spi = busio.SPI(board.SCLK, board.MOSI, board.MISO)
  print("SPI ok!")

  print("done!")
  

テスト・スクリプトの実行

  python3 blinka_test.py
  Hello blinka!
  Digital IO ok!
  I2C ok!
  SPI ok!
  done!
  #以上のようになればＯＫ
  

I2Cにデバイスを接続して以下を実行すると デバイスのアドレスが返ってくる：

  python3

  >>> import board
  >>> import digitalio
  >>> import busio
  >>> i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
  >>> i2c.try_lock()
  True
  >>> i2c.scan()
  [72]
  >>> 


  

blink

blinky.py

  import time
  import board
  import digitalio

  print("hello blinky!")

  led = digitalio.DigitalInOut(board.D18)
  led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

  while True:
      led.value = True
      time.sleep(0.5)
      led.value = False
      time.sleep(0.5)

  

「board.D18 == BCM_18」の関係にあるので 出力ピンは、BCM_18になる。そのため、LEDをBCM_18に接続する。

TMP104温度センサー

Module Install:

以下のリンクにあるtmp102_cpy.pyをpython3を実行するディレクトリに置く。
CircuitPython/MicroPythonに温度センサーTMP102(i2c)を接続する

Demo Script:
TMP102_demo.py

  import time
  import busio
  import board
  i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
  i2c.try_lock()

  from tmp102_cpy import Tmp102
  sensor = Tmp102(i2c, 0x48)

  while True:
    print('Temperature: {0:.1f}'.format(sensor.temperature))
    time.sleep(2)


  

実行例：

  $ python3 TMP102_demo.py
  Temperature: 23.6
  Temperature: 23.6
  Temperature: 23.6
  Temperature: 23.6
  Temperature: 23.6

  

DHT11温度/湿度センサー

Module Install:

  pip3 install adafruit-circuitpython-dht

  

Demo Script:
DHT_test.py

  import time
  import board
  import adafruit_dht

  # DHT11 need VCC=5V
  dhtDevice = adafruit_dht.DHT11(board.D18)

  while True:
      try:
          # Print the values to the serial port
          temperature_c = dhtDevice.temperature
          temperature_f = temperature_c * (9 / 5) + 32
          humidity = dhtDevice.humidity
          print("Temp: {:.1f} F / {:.1f} C    Humidity: {}% "
                .format(temperature_f, temperature_c, humidity))

      except RuntimeError as error:
          # Errors happen fairly often, DHT's are hard to read, just keep going
          print(error.args[0])

      time.sleep(2.0)

  

センサーのSIGピンは、BCM_18(D18)に接続する。

実行例：

  $ python3 DHT_test.py
  Temp: 60.8 F / 16.0 C    Humidity: 24% 
  Temp: 60.8 F / 16.0 C    Humidity: 24% 
  Temp: 60.8 F / 16.0 C    Humidity: 24% 
  Temp: 60.8 F / 16.0 C    Humidity: 24% 
  Temp: 60.8 F / 16.0 C    Humidity: 24% 
  Temp: 60.8 F / 16.0 C    Humidity: 24% 
  

Adafruit_CircuitPython_Bundleのモジュールのインストール方法

  # MODULEというモジュールをインストールする場合、以下を実行する：
  pip3 install adafruit-circuitpython-MODULE
  # python3でimportする場合のスクリプト
  import adafruit_MODULE
  # ダッシュ(-)とアンダースコア(_)の使い分けに注意すること

  # 実例：
  pip3 install adafruit-circuitpython-neopixel_spi
  # スクリプト例：
  import adafruit_neopixel_spi

  # インストールしたモジュールは以下のディレクトリに置かれる
  $ ls $HOME/.local/lib/python3.7/site-packages/*.py

  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/adafruit_gps.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/adafruit_hts221.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/adafruit_lps2x.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/adafruit_lsm9ds1.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/adafruit_pypixelbuf.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/analogio.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/bitbangio.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/board.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/busio.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/digitalio.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/micropython.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/neopixel_spi.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/neopixel_write.py
  /home/pi/.local/lib/python3.7/site-packages/pulseio.py

  

CircuitPythonボードで、これらのモジュールを使用する場合、上のファイルをボードのflashにコピーすることになる。

上の例は、Rpi上での場合だが、通常のPCの場合、以下のようになる：
CircuitPythonボードへのインストール

  # ホストＰＣ上(CircuitPythonボードが接続されている前提)
  # パス設定
  export CPY_LIB=$HOME/.local/lib/python3.5/site-packages
  # 上の「python3.5」の部分は、自分の使用している(ホストPCの)python3のバージョンに合わせる
  export CPY=/media/$USER/CIRCUITPY

  # モジュールのCircuitPyyhonボードへのインストール
  pip3 install adafruit-circuitpython-MODULE
  cp $CPY_LIB/adafruit_MODULE.py $CPY/lib/

  # 具体例：
  pip3 install adafruit-circuitpython-mpl115a2
  cp $CPY_LIB/adafruit_mpl115a2.py $CPY/lib/


  

Adafruit_CircuitPython_Bundleアーカイブのダウンロード方法

アーカイブ全体をダウンロードする場合は以下のやり方がある：

  #　以下の手順でダウンロードする：
  git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPython_Bundle.git
  cd Adafruit_CircuitPython_Bundle
  ./update-submodules.sh 

  # 以下の中から使いたいモジュールxxxx.pyを探して、
  # python3のプログラムを置いているディレクトリのlibsの中にコピーする：
  # Adafruit_CircuitPython_Bundle/libraries/driver
  # Adafruit_CircuitPython_Bundle/libraries/helper

  cp Adafruit_CircuitPython_Bundle/libraries/driver/xxxx/xxxx.py ~/py_ws/lib/


  

libにモジュールxxxx.pyに置いた場合、import時はpathの設定が必要なので以下のスクリプトを実行するか、次をシェル上で実行してpathを設定する。

export PYTHONPATH=lib
  # .bashrcに登録することをすすめる
  

  import sys
  sys.path.append('lib')
  import xxxx

  

サポートされていない機能

以下にあるように、AnalogInとPWMはサポートされていない。

https://learn.adafruit.com/circuitpython-on-raspberrypi-linux/faq-troubleshooting

  All Raspberry Pi Computers Have:

  1 x I2C port with busio 
  (but clock stretching is not supported in hardware, so you must set the I2C bus speed to 10KHz to 'fix it')
  2 x SPI ports with busio
  1 x UART port with serial - note this is shared with the hardware console
  pulseio.pulseIn using gpiod
  neopixel support on a few pins
  No AnalogIn support (Use an MCP3008 or similar to add ADC)
  No PWM support (Use a PCA9685 or similar to add PWM)

  

参照情報

CircuitPython on Linux and Raspberry Pi
CircuitPython 5.0.x - I2C

以上