OrangePi-PCを使ってみる

Python GPIOライブラリ(WiringPi-Python-OP)

Python GPIOライブラリのWiringPi-Python-OPを紹介します。
これはC言語のWiringPi for OrangePiのラッパーで、swigを使ってpythonのライブラリを構築します。
リポジトリにWiringPi for OrangePiが含まれているので、別途これをインストールする必要は有りません。
インストール手順は、こちらに書いてある通りですが、swigのバージョンが更新されたので、
一部ファイルを修正しないとswigが通りません。
まずはC言語ライブラリをビルドします。

$ sudo apt update

              $ sudo apt install git python3-dev python3-setuptools swig

              $ git clone --recursive
              https://github.com/lanefu/WiringPi-Python-OP.git

              $ cd WiringPi-Python-OP

              $ cd WiringPi/

              $ sudo ./build

              $ cd ..

ここで、「bindings.i」を一部修正する必要が有ります。

// Header file
              WiringPi/wiringPi/wiringPiSPI.h

              int wiringPiSPIGetFd     (int channel)
              ;

              int wiringPiSPIDataRW    (int channel,
              unsigned char *data, int len) ;

              #int wiringPiSPISetupMode (int channel, int speed, int
              mode) ;

              #int wiringPiSPISetup     (int
              channel, int speed) ;

swig3以降では行頭の#によるコメントが認められなくなりました。上記の部分を以下のように変更します。

// Header file
              WiringPi/wiringPi/wiringPiSPI.h

              int wiringPiSPIGetFd     (int channel)
              ;

              int wiringPiSPIDataRW    (int channel,
              unsigned char *data, int len) ;

              //int wiringPiSPISetupMode (int channel, int speed, int
              mode) ;

              //int wiringPiSPISetup     (int
              channel, int speed) ;

「bindings.i」を修正したらswigが通ります。
swigを使ってラッパーをビルドします。

$ swig -python wiringpi.i

              $ sudo python3 setup.py install

付属しているテストコードがpython2仕様なので一部変更して実行します。

$ cd tests

              $ vi test.py

              

              import wiringpi

              io = wiringpi.GPIO(wiringpi.GPIO.WPI_MODE_PINS)

              print(io.digitalRead(1))

              print(io.analogRead(1))

              

              $ sudo python3 test.py

              0

              0

まずはLチカを試してみます。Pin#11のLEDが点滅します。

#!/usr/bin/env python

              # -*- coding: utf-8 -*-

              import wiringpi

              import time

              

              led = 0

              wiringpi.wiringPiSetup()

              wiringpi.pinMode(led,wiringpi.OUTPUT)

              wiringpi.digitalWrite(led,wiringpi.LOW)

              

              for _ in range(3):

                wiringpi.digitalWrite(led,wiringpi.HIGH)

                time.sleep(1)

                wiringpi.digitalWrite(led,wiringpi.LOW)

                time.sleep(1)

このライブラリはC言語ライブラリのpythonラッパーなので、GPIOの番号はC言語ライブラリのwPi番号となります。

wPi番号	物理ピン番号		wPi番号
	1	2
8	3	4
9	5	6
7	7	8	15
	9	10	16
0	11	12	1
2	13	14
3	15	16	4
	17	18	5
12	19	20
13	21	22	6
14	23	24	10
	25	26	11
30	27	28	31
21	29	30
22	31	32	26
23	33	34
24	35	36	27
25	37	38	28
	39	40	29

GPIOのポート状態も正しく取れて、gpio readall と同じ結果になりました。
以下のコードで各GPIOのmodeとaltを取得することができます。

#!/usr/bin/env python

              # -*- coding: utf-8 -*-

              import wiringpi

              LOW = wiringpi.LOW

              HIGH = wiringpi.HIGH

              PINS = {

                 0 : {'name' : '3.3v', 'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 0},

                 1 : {'name' : 'PA12', 'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 3},

                 2 : {'name' : 'PA11', 'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 5},

                 3 : {'name' : 'PA6',  'mode' : 0,
              'smode' : '' , 'value' : LOW,  'pin' : 7},

                 3 : {'name' : 'PA13', 'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 8},

                 4 : {'name' : 'PA14', 'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 10},

                 5 : {'name' : 'PA1',  'mode' : 0,
              'smode' : '' , 'value' : LOW,  'pin' : 11},

                 6 : {'name' : 'PD14', 'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 12},

                 7 : {'name' : 'PA0',  'mode' : 0,
              'smode' : '' , 'value' : LOW,  'pin' : 13},

                 8 : {'name' : 'PA3',  'mode' : 0,
              'smode' : '' , 'value' : LOW,  'pin' : 15},

                 9 : {'name' : 'PC4',  'mode' : 0,
              'smode' : '' , 'value' : LOW,  'pin' : 16},

                10 : {'name' : 'PC7',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 18},

                11 : {'name' : 'PC0',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 19},

                12 : {'name' : 'PC1',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 21},

                13 : {'name' : 'PA2',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 22},

                14 : {'name' : 'PC2',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 23},

                15 : {'name' : 'PC3',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 24},

                16 : {'name' : 'PA21', 'mode' : 0, 'smode' : '' ,
              'value' : LOW,  'pin' : 26},

                17 : {'name' : 'PA19', 'mode' : 0, 'smode' : '' ,
              'value' : LOW,  'pin' : 27},

                18 : {'name' : 'PA18', 'mode' : 0, 'smode' : '' ,
              'value' : LOW,  'pin' : 28},

                19 : {'name' : 'PA7',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 29},

                20 : {'name' : 'PA8',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 31},

                21 : {'name' : 'PG8',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 32},

                22 : {'name' : 'PA9',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 33},

                23 : {'name' : 'PA10', 'mode' : 0, 'smode' : '' ,
              'value' : LOW,  'pin' : 35},

                24 : {'name' : 'PG9',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 36},

                25 : {'name' : 'PA20', 'mode' : 0, 'smode' : '' ,
              'value' : LOW,  'pin' : 37},

                26 : {'name' : 'PG6',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 38},

                27 : {'name' : 'PG7',  'mode' : 0, 'smode' :
              '' , 'value' : LOW,  'pin' : 40}

              }

              

              ALTS = [

                 "IN", "OUT", "ALT5", "ALT4", "ALT0", "ALT1",
              "ALT2", "ALT3"

              ]

              

              wiringpi.wiringPiSetupPhys()

              

              for i in PINS:

                  pin = PINS[i]['pin']

                  print("i={} pin={}".format(i, pin))

                  alt=wiringpi.getAlt(pin)

                  value=wiringpi.digitalRead(pin)

                  #print("pin={} alt={}
              value={}".format(pin, ALTS[alt] ,value))

                  PINS[i]['mode']=alt

                  PINS[i]['smode']=ALTS[alt]

                  PINS[i]['value']=value

              

              for i in PINS:

                  print("name={} mode={} {}
              value={}".format(PINS[i]['name'], PINS[i]['mode'],
              PINS[i]['smode'], PINS[i]['value']))

RaspberryPiではWiringPiライブラリが、ほぼ標準のライブラリとなっています。
WiringPiのpythonパッケージも、aptでインストールすることができます。

驚いたのは、WiringPi pythonパッケージを使った、i2cに関する情報がネット上にほとんど見当たらないことです。
WiringPiのサンプルコードは多数公開されていますが、ほとんどがC言語のサンプルです。
こちらやこちらで紹介されているのを発見しましたが、他にはほとんどありませんでした。

こちらにsmbusライブラリを使って、BMP180のi2cセンサーから、温度と気圧を読み出すコードが公開されています。
そこで、これをpython-peripheryライブラリに移植してみます。
BMP180とは以下の様に接続します。

BMP180	Opi(Pin#)
3V3	3.3V
ECC	NotUse
CLR	NotUse
SCL	SCL(#5)
SDA	SDA(#3)
5V	NotUse
GND	GND

このライブラリのために、変更した箇所は行頭が##のコードです。

#!/usr/bin/python

              #--------------------------------------

              #    ___  ___  _
              ____         
              

              #   / _ \/ _ \(_) __/__  __ __ 

              #  / , _/ ___/ /\ \/ _ \/ // /

              # /_/|_/_/  /_/___/ .__/\_, /  

              #               




/_/  















              /___/   

              #

              #          
              bmp180.py

              #  Read data from a digital pressure sensor.

              #

              # Author : Matt Hawkins

              # Date   : 17/02/2017

              #

              # http://www.raspberrypi-spy.co.uk/

              #

              #--------------------------------------

              ##import smbus

              import wiringpi

              import time

              from ctypes import c_short

               

              DEVICE = 0x77 # Default device I2C address

               

              ##bus = smbus.SMBus(0)  # Rev 1 Pi uses 0 

              ##bus = smbus.SMBus(1) # Rev 2 Pi uses 1 

              wiringpi.wiringPiSetup()

              i2c = wiringpi.I2C()

              dev = i2c.setup(DEVICE)

              

              def convertToString(data):

                # Simple function to convert binary data into

                # a string

                return str((data[1] + (256 * data[0])) / 1.2)

              

              def getShort(data, index):

                # return two bytes from data as a signed 16-bit
              value

                return c_short((data[index] << 8) +
              data[index + 1]).value

              

              def getUshort(data, index):

                # return two bytes from data as an unsigned 16-bit
              value

                return (data[index] << 8) + data[index + 1]

              

              def readBmp180Id(addr=DEVICE):

                # Chip ID Register Address

                REG_ID     = 0xD0

              ##  (chip_id, chip_version) =
              bus.read_i2c_block_data(addr, REG_ID, 2)

                chip_id = i2c.readReg8(dev,REG_ID)

                chip_version = i2c.readReg8(dev,REG_ID+1)

                return (chip_id, chip_version)

                

              def readBmp180(addr=DEVICE):

                # Register Addresses

                REG_CALIB  = 0xAA

                REG_MEAS   = 0xF4

                REG_MSB    = 0xF6

                REG_LSB    = 0xF7

                # Control Register Address

                CRV_TEMP   = 0x2E

                CRV_PRES   = 0x34 

                # Oversample setting

                OVERSAMPLE = 3    # 0 - 3

                

                # Read calibration data

                # Read calibration data from EEPROM

              ##  cal = bus.read_i2c_block_data(addr, REG_CALIB,
              22)

                cal = []

                for x in range(22):

                  data = i2c.readReg8(dev,REG_CALIB+x)

                  cal.append(data)

              

                # Convert byte data to word values

                AC1 = getShort(cal, 0)

                AC2 = getShort(cal, 2)

                AC3 = getShort(cal, 4)

                AC4 = getUshort(cal, 6)

                AC5 = getUshort(cal, 8)

                AC6 = getUshort(cal, 10)

                B1  = getShort(cal, 12)

                B2  = getShort(cal, 14)

                MB  = getShort(cal, 16)

                MC  = getShort(cal, 18)

                MD  = getShort(cal, 20)

              

                # Read temperature

              ##  bus.write_byte_data(addr, REG_MEAS, CRV_TEMP)

                i2c.writeReg8(dev,REG_MEAS,CRV_TEMP)

                time.sleep(0.005)

              ##  (msb, lsb) = bus.read_i2c_block_data(addr,
              REG_MSB, 2)

                msb = i2c.readReg8(dev,REG_MSB)

                lsb = i2c.readReg8(dev,REG_MSB+1)

                UT = (msb << 8) + lsb

              

                # Read pressure

              ##  bus.write_byte_data(addr, REG_MEAS, CRV_PRES +
              (OVERSAMPLE << 6))

                i2c.writeReg8(dev,REG_MEAS,CRV_PRES + (OVERSAMPLE
              << 6))

                time.sleep(0.04)

              ##  (msb, lsb, xsb) = bus.read_i2c_block_data(addr,
              REG_MSB, 3)

                msb = i2c.readReg8(dev,REG_MSB)

                lsb = i2c.readReg8(dev,REG_MSB+1)

                xsb = i2c.readReg8(dev,REG_MSB+2)

                UP = ((msb << 16) + (lsb << 8) + xsb)
              >> (8 - OVERSAMPLE)

              

                # Refine temperature

                X1 = ((UT - AC6) * AC5) >> 15

                X2 = (MC << 11) / (X1 + MD)

                B5 = X1 + X2

                temperature = int(B5 + 8) >> 4

              

                # Refine pressure

                B6  = B5 - 4000

                B62 = int(B6 * B6) >> 12

                X1  = (B2 * B62) >> 11

                X2  = int(AC2 * B6) >> 11

                X3  = X1 + X2

                B3  = (((AC1 * 4 + X3) << OVERSAMPLE) +
              2) >> 2

              

                X1 = int(AC3 * B6) >> 13

                X2 = (B1 * B62) >> 16

                X3 = ((X1 + X2) + 2) >> 2

                B4 = (AC4 * (X3 + 32768)) >> 15

                B7 = (UP - B3) * (50000 >> OVERSAMPLE)

              

                P = (B7 * 2) / B4

              

                X1 = (int(P) >> 8) * (int(P) >> 8)

                X1 = (X1 * 3038) >> 16

                X2 = int(-7357 * P) >> 16

                pressure = int(P + ((X1 + X2 + 3791) >> 4))

              

                return (temperature/10.0,pressure/100.0)

              

              def main():

              

                (chip_id, chip_version) = readBmp180Id()

                print("Chip ID     :
              {0}".format(chip_id))

                print("Version     :
              {0}".format(chip_version))

                print

              

                try:

                  print ("Press CTRL+C to exit")

                  while True:

                   
              (temperature,pressure)=readBmp180()

                    print("Temperature : {0}
              C".format(temperature))

                   
              print("Pressure    : {0}
              mbar".format(pressure))

                    time.sleep(1)

              

                except KeyboardInterrupt:

                  pass

                

              if __name__=="__main__":

                 main()

今回、BMP180ではなく、BMP085を使いましたが、何とか動きました。
しかし情報のあまりの少なさには驚きました。
嘘だと思ったら探してみてください。

$ sudo python3 bmp180.py

              Chip ID     : 85

              Version     : 2

              Press CTRL+C to exit

              Temperature : 19.6 C

              Pressure    : 1007.07 mbar

              Temperature : 19.6 C

              Pressure    : 1007.02 mbar

              Temperature : 19.6 C

              Pressure    : 1007.07 mbar

このライブラリが提供しているClassをこちらで見ることができます。
残念ながらSPIはサポートしていません。

次回はadafruit_blinkaライブラリを紹介します。

wPi番号	物理ピン番号		wPi番号
	1	2
8	3	4
9	5	6
7	7	8	15
	9	10	16
0	11	12	1
2	13	14
3	15	16	4
	17	18	5
12	19	20
13	21	22	6
14	23	24	10
	25	26	11
30	27	28	31
21	29	30
22	31	32	26
23	33	34
24	35	36	27
25	37	38	28
	39	40	29

wPi番号	物理ピン番号		wPi番号
	1	2
8	3	4
9	5	6
7	7	8	15
	9	10	16
0	11	12	1
2	13	14
3	15	16	4
	17	18	5
12	19	20
13	21	22	6
14	23	24	10
	25	26	11
30	27	28	31
21	29	30
22	31	32	26
23	33	34
24	35	36	27
25	37	38	28
	39	40	29

wPi番号	物理ピン番号		wPi番号
	1	2
8	3	4
9	5	6
7	7	8	15
	9	10	16
0	11	12	1
2	13	14
3	15	16	4
	17	18	5
12	19	20
13	21	22	6
14	23	24	10
	25	26	11
30	27	28	31
21	29	30
22	31	32	26
23	33	34
24	35	36	27
25	37	38	28
	39	40	29