PCのpython3でCircuitPythonのAPIを使用する(MCP2221A版): xshige's beta notes

2020年4月14日 (火)

PCのpython3でCircuitPythonのAPIを使用する(MCP2221A版)

2020/4/14

MCP2221A adafruit_blinka install

概要

PCのpython3でCircuitPythonのAPIを使用する。以下のMCP2221Aボードを接続し関連ソフトウェアをインストールすることにより、python3でCircuitPythonのAPIが使用可能となる。

USB-I2CブリッジボードV2(GROVE対応ボード)【MR-GROVE-B】
USB-I2CブリッジボードV2(GROVE対応ブレッドボード版)【MR-GROVE-BB】
MCP2221 Blinka Pinout

USB-I2CブリッジボードV2(GROVE対応ボード) PINOUT

USBコネクタを上にしたときの図

信号設定ジャンパ： (デフォルト：全てショート(接続))

0	1	2	3	4	5
SDA PullUp	SCL PullUp	GPIO-3 ２番ピン:G0	GPIO-2 ２番ピン:G3	GPIO-1 ２番ピン:G2	GPIO-0 ２番ピン:G1

拡張用ソケット：

0	1	2	3	4	5
GND	Vdd	G3	G2	G1	G0
GND	Vdd	SDA	SCL	Tx	Rx

Vddは、5Vまたは3.3V(電圧設定ジャンパで切り替える)

Pin Assign

GPIO Pins:
  G0,G1,G2,G3

  I2C Pins:
  SCL,SDA

  UART Pins:
  Tx,Rx
  (デバイス名は/dev/ttyACM0になる)

  ADC Pins:
  G1,G2,G3
  (10bits)

  DAC Pins:
  G2,G3
  (5bits, 2つのピンに同じ出力がでる)

事前準備

以下を実行する：


  sudo apt-get install libusb-1.0

  sudo nano /etc/udev/rules.d/99-mcp2221.rules
  #以下を99-mcp2221.rulesに追加する：

  # /etc/udev/rules.d/99-mcp2221.rules
  SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="04d8", ATTR{idProduct}=="00dd", MODE="0666"

  sudo udevadm control --reload

インストール方法

python3の新しい環境blinkaを作り、その環境に必要なソフトウェアをインストールする。 MCP2221AボードはPCに接続しておく。


  mkdir mcp2221a_ws
  cd mcp2221a_ws
  # setup venv blinka
  python3 -m venv blinka

  # activate venv blinka
  source blinka/bin/activate

  pip3 install hidapi
  pip3 install adafruit-blinka
  export BLINKA_MCP2221=1

  # hidデバイスとしての確認
  python3に入り
  出力が以下のようになればOKとなる：
  python3
  >>> import hid
  >>> hid.enumerate()
  [{'path': b'0001:0005:02', 'vendor_id': 1240, 'product_id': 221, 'serial_number': '', 'release_number': 256, 'manufacturer_string': 'Microchip Technology Inc.', 'product_string': 'MCP2221 USB-I2C/UART Combo', 'usage_page': 0, 'usage': 0, 'interface_number': 2}]
  >>> device = hid.device()
  >>> device.open(0x04D8, 0x00DD)
  #エラーが出なければＯＫ

  # インストールの確認
  python3に入り
  出力が以下のようになればOKとなる：
  python3
  >>> import os
  >>> os.environ["BLINKA_MCP2221"]
  '1'
  >>> 
  >>> import board
  >>> dir(board)
  ['G0', 'G1', 'G2', 'G3', 'I2C', 'SCL', 'SDA', 'SPI', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'ap_board', 'board_id', 'detector', 'pin', 'sys']
  >>> 


  # 現在の環境から抜けるときは以下を実行する
  # do it when exit current venv
  deactivate

インストール後、再度、この環境を使用する場合は、以下を実行する：


  cd mcp2221a_ws
  # activate venv blinka
  source blinka/bin/activate
  export BLINKA_MCP2221=1

動作確認用テストスクリプト

blink.py
G0にLEDを接続する。

# blink.py
  # MCP2221A board
  from time import sleep
  import board
  import digitalio

  led = digitalio.DigitalInOut(board.G0)
  led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

  while True:
      led.value = True
      sleep(0.2)
      led.value = False
      sleep(0.2)

以下で実行する：


  export BLINKA_MCP2221=1
  python3 blink.py

button_led.py
G0にLED,G1にボタンを接続する。

 
  import board
  import digitalio

  led = digitalio.DigitalInOut(board.G0)
  led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

  button = digitalio.DigitalInOut(board.G1)
  button.direction = digitalio.Direction.INPUT

  while True:
      led.value = button.value

以下で実行する：


  export BLINKA_MCP2221=1
  python3 button_led.py

I2C動作確認

I2Cソケットに、なにかしらのデバイスを接続して以下を実行する：


  python3
  >>> import busio
  >>> import board
  >>> i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
  >>> i2c.try_lock()
  True
  >>> i2c.scan()
  [30]
  >>> 
  # デバイスのアドレスが返ってくればＯＫ

ADC(Analog In)確認

G1,G2,G3がADCのピンとして使用でき、精度は10bitsとなる。

テスト・スクリプト
analogIn_test.py


  # CircuitPython AnalogIn Demo
  # MCP2221A
  import time
  import board
  from analogio import AnalogIn

  analog_in = AnalogIn(board.G1)

  def get_voltage(pin):
      return (pin.value * 3.3) / 65536

  while True:
      print('volt:{:.2f}'.format(get_voltage(analog_in)))
      time.sleep(0.1)

以下で実行する：


  export BLINKA_MCP2221=1
  python3 analogIn_test.py

DAC(Analog Out)確認

G2,G3がDACのピンとして使用でき、精度は5bitsとなる。ただし、G2/G3には、同じ出力が出る。

テスト・スクリプト
analogOut_test.py


  # analog output demo
  # MCP2221A

  import board
  from analogio import AnalogOut

  analog_out = AnalogOut(board.G3)

  while True:
      for i in range(0, 32):
          print(i)
          analog_out.value = i

以下で実行する：


  export BLINKA_MCP2221=1
  python3 analogOut_test.py

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
  # スクリプト例：
  import adafruit_neopixel

該当モジュールのCircuitPythonボードへのコピー方法

仮想環境blinkaを使用している場合は、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)
  # ライブラリーのパス設定
  export CPY_LIB=$HOME/mcp2221a_ws/blinka/lib/python3.6/site-packages
  # 上の「python3.6」の部分は、自分の使用している(ホストPCの)の
  # 仮想環境blinkaのpython3のバージョンに合わせる

  # CircutPythonのストレージのパス設定
  export CPY=/media/$USER/CIRCUITPY

  # モジュールのCircuitPython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/