RaspberryPiのパラレルI/O

MCP23017編

RaspberryでのパラレルI/Oのやり方はいくつかあります。
今回はI2C接続のIOエクスパンダであるMCP23017を使ったパラレル I/Oを紹介します。
Raspberryとの結線は以下の様になります。

初めてi2cを使う場合、こちらなどを参考にi2cを有効にする必要があります。
最初はwiringPiライブラリを使った8BitのパラレルI/Oの例です。

//

              // test program for MCP23017 with wiringPi

              // cc -o mcp23017w mcp23017w.c -l wiringPi

              //

              #include <stdio.h>

              #include <time.h>

              #include <wiringPi.h>

              #include <wiringPiI2C.h>

              

              #define
              IODIRA         
              0x00           








              // MCP23017 address of I/O direction

              #define
              IODIRB         
              0x01           








              // MCP23017 address of I/O direction

              #define
              GPIOA          
              0x12           








              // MCP23017 address of GP Value

              #define
              GPIOB          
              0x13           








              // MCP23017 address of GP Value

              #define
              ADDRESS        
              0x20           
              // MCP23017 I2C address

              

              int main(int argc, char **argv) {

               int i;

               int loop,loopm;

               int fd;

               time_t      start_time;

               time_t      end_time;

               int byte;

              

               loopm=30000;

               if (argc == 2) loopm=1;

              

               if ((fd=wiringPiI2CSetup(ADDRESS)) == -1){

                 printf("Setup Fail\n");

                 return 1;

               }

              

               wiringPiI2CWriteReg16(fd,IODIRA,0x00);

               wiringPiI2CWriteReg16(fd,IODIRB,0x00);

               wiringPiI2CWriteReg16(fd,GPIOA,0x00);

               wiringPiI2CWriteReg16(fd,GPIOB,0x00);

              

               start_time = time(NULL);

               for(loop=0;loop<loopm;loop++) {

                byte=0;

                for(i=0;i<8;i++) {

                 byte=(byte<<1) + 1;

                 wiringPiI2CWriteReg16(fd,GPIOA,byte);

                 if (argc == 2) delay(500);

                }

              

                byte=0xff;

                for(i=0;i<8;i++) {

                 byte=byte-(1<<i);

                 wiringPiI2CWriteReg16(fd,GPIOA,byte);

                 if (argc == 2) delay(500);

                }

               }

               end_time = time(NULL);

 printf("time:%.1fSec\n",difftime(end_time,start_time));

              }

適当な引数を指定して実行すると1回だけ処理を行います。
MCP23017のGPA0からGPA7にLEDを付けると動きが良くわかります。
引数無しで実行すると30000回の処理を行います。

$ sudo ./mcp23017w

              time:209.0Sec

次にbcm2835ライブラリを使った8BitのパラレルI/Oの例です。
bcm2835ライブラリのインストールは以下の手順で行います。

$ wget
              http://www.open.com.au/mikem/bcm2835/bcm2835-1.49.tar.gz

              $ tar xvfz bcm2835-1.49.tar.gz 

              $ cd bcm2835-1.49

              $ ./configure

              $ make

              $ sudo make install

//

              // test program for MCP23017 with bcm2835

              // cc -o mcp23017b mcp23017b.c -l bcm2835

              //

              #include <stdio.h>

              #include <time.h>

              #include <bcm2835.h>

              

              #define
              IODIRA         
              0x00           








              // MCP23017 address of I/O direction

              #define
              IODIRB         
              0x01           








              // MCP23017 address of I/O direction

              #define
              GPIOA          
              0x12           








              // MCP23017 address of GP Value

              #define
              GPIOB          
              0x13           








              // MCP23017 address of GP Value

              #define
              ADDRESS        
              0x20           
              // MCP23017 I2C address

              

              

              // MCP23017 I2C Data Transfer

              void I2C_TX(unsigned char regadd, unsigned char tx_data)

              {

               char wbuf[2];

               wbuf[0]=regadd;

               wbuf[1]=tx_data;

               bcm2835_i2c_write(wbuf, sizeof(wbuf));

              }

              

              

              int main(int argc, char **argv) {

               int i;

               int loop,loopm;

               int fd;

               time_t      start_time;

               time_t      end_time;

               int byte;

              

               loopm=30000;

               if (argc == 2) loopm=1;

              

               if (bcm2835_init() == -1) {

                 printf("bmc2835_init Error\n");

                 return 1;

               }

               bcm2835_i2c_begin();

               bcm2835_i2c_setSlaveAddress(ADDRESS);

               I2C_TX(IODIRA,0x00);

               I2C_TX(IODIRB,0x00);

               I2C_TX(GPIOA,0x00);

               I2C_TX(GPIOB,0x00);

              

               start_time = time(NULL);

               for(loop=0;loop<loopm;loop++) {

                byte=0;

                for(i=0;i<8;i++) {

                 byte=(byte<<1) + 1;

                 I2C_TX(GPIOA,byte);

                 if (argc == 2) delay(500);

                }

              

                byte=0xff;

                for(i=0;i<8;i++) {

                 byte=byte-(1<<i);

                 I2C_TX(GPIOA,byte);

                 if (argc == 2) delay(500);

                }

               }

               end_time = time(NULL);

 printf("time:%.1fSec\n",difftime(end_time,start_time));

              

              //  bcm2835_i2c_end();

                bcm2835_close();

              }

適当な引数を指定して実行すると1回だけ処理を行います。
引数無しで実行すると30000回の処理を行います。

$ sudo ./mcp23017b

              time:145.0Sec

wirinPiライブラリよりも30%程度、効率がいいようです。

今回は入力電圧として3.3Vを使いましたが、MCP23017のデータシートを見ると5.5Vまでいけそうなので
入力電圧として5Vを使うと、3.3V→5Vのレベルシフターとして使うこともできます。
入力電圧として5Vを使ったときの出力は4.1Vぐらいでした。
74HC595と比べると少し電圧のDROPが大きいです。

続く．．．