ArduinoをFirmata経由で使う

今まで、MCP3002、MCP3204、PCF8591のADコンバータチップの使用方法を紹介してきました。
今回は少し反則わざですが、ArduinoをFirmata経由でADコンバータとして使う方法を紹介します。

Arduinoは6チャネルの10ビットADコンバータを搭載しています。
そこで、Firmataプロトコルを使って、RaspberryからArduinoを操作します。
FirmataプロトコルはPC - マイコン間でやり取りするためのプロトコルで
PC側からArduinoのようなマイコンに対して、値の取得・書き込みその他の操作を行う為に使用されます。
こちらにFirmataプロトコルの日本語解説が有ります。

まずはArduino側の準備です。
ArduinoでFirmataプロトコルを使用してRaspberryとやり取りする場合、
ArduinoIDEから「ファイル -> スケッチの例 -> Firmata -> Standard Firmata」を選択し、
Arduinoに書き込むだけです。

今回使用した回路は以下の回路です。
Arduinoの５V出力を5つの抵抗で５分割し、それぞれをA0からA5のピンに入力しています。
従ってA0は５V、A1は４V、A2は３V、A3は２V、A4は１V、A5は０Vとなります。
今回使用したArduinoはUNOですが、USBを持っているNANOやMEGAでも使えると思います。

次にRaspberryで使うFirmataクライアントライブラリのインストールを行います。
今回、PythonライブラリのpyFirmataを使いました。

$ git clone
              https://github.com/tino/pyFirmata

              $ cd pyFirmata

              $ sudo python setup.py install

Raspberry側のコードは以下のようになります。

import pyfirmata

              import time

              

              PORT = '/dev/ttyUSB0'

              

              # Definition of the analog pin

              PINS = (0, 1, 2, 3, 4, 5)

              

              # Creates a new board 

              board = pyfirmata.Arduino(PORT)

              print "Setting up the connection to the board ..."

              it = pyfirmata.util.Iterator(board)

              it.start()

              

              # Start reporting for defined pins

              for pin in PINS:

                  board.analog[pin].enable_reporting()

              

              # Loop for reading the input. Duration approx. 10 s

              for i in range(1, 11):

                  print "\nValues after %i second(s)" % i

                  for pin in PINS:

                     
              str=board.analog[pin].read()

                      if str is None:

                         







              val=0

                      else:

                         







              val=float(str)*5.0

                      print
              "A%i:%.4f[V]" % (pin, val),

              #    time.sleep(1)

                  board.pass_time(1)

                  

              

              board.exit()

実行結果は以下の様になりました。
1回目だけはデータが取れていませんが、2回目以降はそこそこの精度でデータが取れています。

一度に沢山のチャンネルのアナログデータを取りたいときには、この方法は楽チンです。
なお、pyFirmataではディジタル出力も行うことができます。
以下のコードを実行するとArduinoのオンボードのLEDがLチカします。

import pyfirmata

              import time

              

              PORT = '/dev/ttyUSB0'

              

              # Creates a new board

              board = pyfirmata.Arduino(PORT)

              print "Setting up the connection to the board ..."

              for i in range(10):

                board.digital[13].write(1)

                time.sleep(1)

                board.digital[13].write(0)

                time.sleep(1)

              

              board.exit()

pyFirmata以外にPyMataと言う非常に高機能なFirmataクライアントライブラリがあります。
機能が豊富なので、こちらで詳しく紹介しています。

また、C言語のクライアントライブラリ（FirmataC）もあります。
試してみましたが、ディジタル出力はできましたが、アナログ入力はできませんでした。