OSC Tokyo/Spring 2013 のJapanese Raspberry Pi Users Group セミナー後半の資料です

1. OSC 2013 Tokyo/Spring
超小型 & 超安価 ARM コンピュータ
Raspberry Pi でできること ～応用編～
Raspberry Pi で温度計を作ってみる
（ GPIO の初歩として )
Japanese Raspberry Pi Users Group
あおしま ひでき（ @azarashi55 ）

2. 自己紹介
● あおしま ひでき
– 某中小企業のシステムエンジニア
（と言う名の何でも屋）
– Twitter: @azarashi55
– こういうアイコンを見つけたら要注意
– Japanese Raspberry PI Users Group
– 汎用制御装置 GVC の開発にも携わる
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3. 今日の内容
● GPIO （汎用入出力）端子の初歩
● Arduino との違いについて
● 今回使う I C プロトコルの簡単な説明
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● 今回作る温度計に使うデバイスと配線
● Raspbian の準備と実際の温度計スクリプト

4. Raspberry Pi の魅力 -1-
● CPU が（そこそこ）速い
– GPU 性能は抜群
● 安い（上位モデルの Model B で 35 米ドル）
● 美味しい ・・・かどうかは知りません (´ ・ ω ・ `)
– まじめに言うといろいろいじり甲斐がある
– 応用がききます
→ARM 系ボード界の牛丼！？
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5. Raspberry Pi の魅力 -2-
● GPIO （汎用入出力）ヘッダーがついている
– 普通の PC と異なり GPIO 端子がついていること
により、多種多様な外部デバイスを接続可能
● I2C 、 SPI 、 UART 、 etc...
– もちろん USB などの端子もあります
→ 普通の PC ではできないことができる！
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6. GPIO ヘッダーを見てみよ
う
● GPIO ヘッダー
これです
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7. GPIO の応用例
● よくある使い方
– USB- シリアル変換（ Model A で便利）
– LCD キャラクターディスプレイ
– GPS センサー
– モーター制御 etc...
● ワイルドな使い方
– FM 送信機（個人的にこういうバカっぽいネタは大好き）
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8. Arduino との違い
● Arduino は入出力電圧が 5V 、 Raspberry Pi は 3.3V
→ 接続したいデバイスの動作電圧に注意しましょう
● Arduino と異なり Raspberry Pi は A/D 変換機能がない
→ アナログデータはデジタルで入出力しなければいけない
→ 場合によっては Arduino の併用が楽かもしれません
● ピンヘッダーが Arduino ではメス、
Raspberry Pi ではオス
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9. 温度計を作ろう
● なぜ温度計か？
– 使用するデバイス（ TMP102 ）が比較的安価（ 600 円ぐら
い）で入手しやすい（ SWITCHSCIENCEなど）
– Raspberry Pi の GPIO ヘッダーに I2C （あとで触れます）
の端子がある
– I2C 接続なのでデジタル入力で、かつ結線数が少ない
→お手軽にできる
→GPIO 入門にはいいかと
– I2C 接続以外では DS18B20 の利用例もあります
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10. I C ってなんだろう
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● I2C とは
– もともとは 1980 年代初期に開発されたもの
→その後改訂を経て今に至る
– シリアルデータ (SDA) とシリアルクロック (SCL) の２
本の信号線のみで通信できる
→実際にはこの他に電源ラインが必要
→それでも電源ラインを含めて４本の結線で使える
– すでに特許が失効しているので自由に使える
– １つのマスターと１つ以上のスレーブから構成される
– Raspbian のデフォルトのカーネルで I2C が使える 10

11. 実際に配線してみよう
● Fritzing で大体の見た目と配線図確認
TMP102
回路図
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12. 実際にはこんな感じ
● ブレッドボードのほんの一部しか使いません
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13. 配線時の注意点
● Raspberry Pi の電源を外しておく
● 念のため LAN ケーブル等も外しておく
● GPIO のピンヘッダーを扱う際には静電気に
要注意（空気の乾燥、衣服の種類などに気を
使い、事前に家具などの金属部に触れるとい
いでしょう）
→ GPIO ピンヘッダーは CPU 直結なので注
意しましょう 13

14. Raspbian の準備 -1-
● Raspbian ではイメージを SD カードに書き込んだままの状態では
I2C モジュールが有効になっていません
$ sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf
(nano でなくてもいいですが最初から nano が入っているため )
● 右のスクリーンショットのように
blacklist i2c-bcm2708 の一行を
コメントアウト
– 行頭に＃をつける
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15. Raspbian の準備 -2-
● 次に I C デバイスを使えるようにカーネルモジュ
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ールを起動時に読み込むように設定します
$ sudo nano /etc/modules
● 右のスクリーンショットの
ように
i2c-dev の一行を追加し
$ sudo reboot
で再起動します
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16. Raspbian の準備 -3-
● 一旦 Raspberry Pi を再起動したら、
$ dmesg | grep i2c ( $ dmesg | more でも OK)
で以下の 3 行が出力されていることを確認します。
[ 4.686775] bcm2708_i2c bcm2708_i2c.0: BSC0
Controller at 0x20205000 (irq 79) (baudrate 100k)
[ 4.897084] bcm2708_i2c bcm2708_i2c.1: BSC1
Controller at 0x20804000 (irq 79) (baudrate 100k)
[ 14.220329] i2c /dev entries driver
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17. TMP102 の動作確認準備
● I C デバイスを操作するのに必要なパッケージをイ
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ンストールします
$ sudo apt-get install i2c-tools python-smbus
● 今回使用している温度センサー TMP102 は前記の
ように配線すると、 I2C アドレスが 0x49 となり
ます
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18. TMP102 の動作確認
● 実際に i2cdetect というコマンドで確認してみます
● 上記のように 0x49 の箇所に 49 が表示されれば正常に
通信できています
→ I2C のチャンネルが Rev.1 では 0 ですが、現在の
Rev.2 では 1 に変更されていますのでご注意下さい
● 具体的には、 i2cdetect コマンドの引数が異なります 18

19. Python のスクリプト
● 今回は先ほどインストールした Python の SMBus モジ
ュールを使いました。
→ 極端にドキュメントが少ないです
→ google 先生にいくら尋ねても本当にドキュメントが
なくて泣けます
（私は情弱なのかしら）
● 本当はクラスとか使ってきちっと書くのですが、スラ
イドなので簡略版
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20. というわけでスクリプト
#!/usr/bin/env python
import smbus
# TMP102 の I2C アドレスは 0x49
addr = 0x49
# SMBus の引数は Rev.1 の場合 0 、 Rev.2 の場合 1
# 何度もハードコーディングしてスイマセン、スイマセン、スイマセン
i2c = smbus.SMBus(0)
# TMP102 から２バイト読み込みます
temp = i2c.read_i2c_block_data( addr, 0 ,2)
# 最後に、 TMP102 のデータシート通りに温度を計算して、画面表示します
print temp[0] + (temp[1] >> 4) * 0.0625
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21. スクリプト動作結果
● I C デバイスを操作するには root 権限が必要
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なので sudo コマンドを使って実行します
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22. 温度計はほんの一例
● 今回ご紹介した Raspberry Pi で温度計は、
あくまでほんの一例に過ぎません
● GPIO のみではなく、有線 LAN 、無線
LAN 、 USB などとの組み合わせで応用範囲
は無限大です
● ぜひ” Raspberry Pi で楽しみましょう”
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23. ご清聴ありがとうございま
した
● 展示ブースにて、同じ回路で、きちんとソー
スコードを書いて、さらに Open JTalk を使
った
”しゃべる温度計”
のほか、当 Users Group 有志の展示があり
ますので、ぜひお越しください
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