・2016/03/26
Raspberry Pi 3で GPIO端子の I2C機能を有効化する方法
(ラズパイ３の GPIO端子の I2C機能を有効にして各種センサーを繋げる方法まとめ)
Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]
● Raspberry Pi 3 Model Bを遂に購入
Raspberry Pi3 Model B RPI2 RPI3
大人気の CPUボードの Raspberry Piに WiFiと Bluetoothが搭載されたモデルが新発売となりました。
以前から Raspberry Pi 2を買おうかどうか迷っていましたが、Raspberry Pi 3 Model Bの発売を機に購入を決意してラズベリアンになる事にしました。
※ ラズパイの OS Raspbianはバージョンが上がる毎に過去の版と OSの内部の作りが変わり、過去に書かれた製作記事（例えば Raspbian Wheezyの時代の記事）がそのままではエラーが出たりして動かない事が有ります。
※ 当方のホームページのラズパイ記事は全て Raspberry Pi 3 Model Bと Raspbian Jessieの組み合わせで動作確認をしております。
（ただし、将来的に新しい Raspbian OSが出た場合に、当方の Raspbian Jessieを基にした内容がそのままでは動かない可能性が有ります。）
※ 2017/08/16から Raspbian OSは Raspbian Jessieから Raspbian Stretchに変わりました。
※ 2019/06/20から Raspbian OSは Raspbian Stretchから Raspbian Busterに変わりました。
Download Raspbian for Raspberry Pi
ちなみに、歴代のバージョンと名称は
| Debian | コードネーム | 年月 | 備考 | （参考）Ubuntuでの該当名称 |
| Debian 11 | Bullseye | 2021/08/14～ | 2021/11からラズパイにリリース | Focal Fossa 20.04 LTS ？ |
| Debian 10 | Buster | 2019/06/20～ | 2019/06からラズパイ４対応 | Bionic 18.04 LTS |
| Debian 9 | Stretch | 2017/08/16～ | 2018/03からラズパイ３Ｂ＋対応 | Xenial 16.04 LTS |
| Debian 8 | Jessie | 2015～ | 2016/02からラズパイ３対応 | Trusty 14.04 LTS |
| Debian 7 | Wheezy | 2013～2016 | | |
| Debian 6.0 | Squeeze | 2011～2014 | | |
| Debian GNU/Linux 5.0 | Lenny | 2009～2012 | | |
● Raspbian OS Stretchで I2C-I/Fを有効にする方法
・2018/05/01
Raspberry Piの I2C機能を有効化する方法、最新の Raspbian Stretch対応 2018年版
ラズパイの I2C機能を有効にして各種センサーを繋げる方法まとめ
・2016/03/26
Raspberry Pi 3で 標準とは別の GPIO端子の I2C機能を有効化する方法（I2C-3編）
ラズパイ３の GPIO23と GPIO24で I2C機能を有効にする方法まとめ
● センサデバイスの I2Cアドレス一覧 IICアドレス一覧と使用方法
| 加速度センサ | MMA7455L
NXP | 使い方の説明
| 0x1D | （W:0x32 R:0x33） | MMA7455 三軸加速度センサモジュール
AQM0802Aと一緒に使えない相性？ |
| 地磁気センサ | HMC5883L
Honeywell | 使い方の説明
| 0x1E | （W:0x3C R:0x3D） | CJ-M49 デジタルコンパスモジュール 3軸地磁気センサ |
| RFID NFCリーダライタ | NXP PN532 | 使い方の説明
| 0x24 | （W:0x48 R:0x49） | ELECHOUSE NFC MODULE V3 |
| 8ビット I/Oエクスパンダ | PCF8574
Texas Instruments | 使い方の説明
| 0x2F | （W:0x5E R:0x5F） | FC-113 PCF8574 キャラクタ液晶モジュール接続用 |
| キャラクタ液晶 8文字x2行 | 秋月 AQM0802A
ST7032
Sitronix | 使い方の説明
| 0x3E | （W:0x7E R:0x7F） | 秋月の AQM0802液晶はラズパイ側の回路が原因の癖が有ります。
MMA7455と一緒に使えない相性？
PCA9515AD I2Cバスリピーターとの併用を推奨 |
| キャラクタ液晶モジュール １６文字×２行 | 秋月 AQM1602A
ST7032
Sitronix | 使い方の説明
| 0x3E | （W:0x7E R:0x7F） | 秋月の AQM1602A液晶モジュール |
| 湿度センサ | HTU21D
TE Connectivity | 使い方の説明
| 0x40 | （W:0x80 R:0x81） | GY-21 温度、湿度センサーモジュール |
| AD/DA変換 | PCF8591
NXP | 使い方の説明
| 0x48 | （W:0x90 R:0x91） | YL-40 8ビットA/D & D/Aコンバータ |
| 温度センサ | LM75A
Texas Instruments | 使い方の説明
| 0x4F
A0-A2=H | （W:0x9E R:0x9F） | A0～A2を "H"に設定で 0x4F
デフォルト 0x48 |
| 3軸加速度センサ | ADXL345
Analog Devices | 使い方の説明
| 0x53 | （W:0xA6 R:0xA7） | GY-291 ３軸加速度センサモジュール |
| I2Cメモリ | AT24C32
（4KBメモリ） | | 0x57 | （W:0xAE R:0xAF） | ZS-042 下記の RTCモジュールに搭載 |
| RTC リアルタイムクロック | DS3231
現 Maxim
旧 Dallas Semiconductor | 使い方の説明
| 0x68 | （W:0xD0 R:0xD1） | ZS-042 温度補償水晶発振器（TCXO）および水晶を内蔵する低コスト、 超高精度 I2Cリアルタイムクロック（RTC） |
| 赤外線アレイセンサ | AMG8833
Panasonic | 使い方の説明
| 0x68 | （W:0xD0 R:0xD1） | AMG8833 赤外線アレイセンサ Grid-EYEモジュール
サーモグラフィーごっこが可能 |
| 6軸 ジャイロ＋加速度センサ | MPU-6050
InvenSense | 使い方の説明
| 0x68
ADO=L | （W:0xD0 R:0xD1） | GY-521 三軸加速度センサ・三軸ジャイロセンサモジュール、
AD0端子 プルアップ時=0x69、
AD0端子 プルダウン時=0x68 |
| 9軸 ジャイロ＋加速度＋地磁気センサ | MPU-9150
InvenSense | | 0x69 | （W:0xD0 R:0xD1） | MPU-6050に地磁気センサーを追加した最強センサー |
| 9軸 ジャイロ＋加速度＋地磁気センサ | MPU-9250
InvenSense | | 0x69 | （W:0xD0 R:0xD1） | MPU-9150の改良型、３軸加速度 + ３軸ジャイロ + ３軸コンパス |
| 気圧/気温/高度センサ | BMP180
Bosch Sensortec | | 0x77 | （W:0xEE R:0xEF） | BMP085の改良型 |
| 気圧/温度/高度センサ | BMP280
Bosch Sensortec | 使い方の説明
| 0x76
SDO=L | （W:0xEC R:0xED） | BMP180の改良型、温度・気圧（高度）センサー
SDO端子 プルアップ時=0x77、
SDO端子 プルダウン時=0x76 |
| 湿度/気圧/温度/高度センサ | BME280
Bosch Sensortec | | 0x76
SDO=L | （W:0xEC R:0xED） | BMP280の進化型、湿度・温度・気圧（高度）の 4種類の環境情報を取得できる（湿度が追加になった）
SDO端子 プルアップ時=0x77、
SDO端子 プルダウン時=0x76 |
| 照度、近接センサ | APDS-9930
Broadcom | 使い方の説明
| 0x39 | （W:0x72 R:0x73） | |
| RGB色センサ、ジェスチャー、照度、近接センサ | APDS-9960
Broadcom | 使い方の説明
| 0x39 | （W:0x72 R:0x73） | |
| RGB色センサ | TCS34725
TAOS | 使い方の説明
| 0x29 | （W:0x52 R:0x53） | |
| 12点 静電タッチセンサ | MPR121
Freescale Semiconductor | 使い方の説明
| 0x5A | （W:0xB4 R:0xB5） | |
| 有機LEDモジュール 128x64 0.96インチ | SSD1306
SOLOMON SYSTECH | 使い方の説明
| 0x3C | （W:0x78 R:0x79） | DC='L'で 0x3C、DC='H'で 0x3D |
センサー類は必要な GPIOピンが 2本で済む I2C通信方式のデバイスで揃えました。
また、全てのデバイスの信号電圧レベルは +3.3Vです。
制御アドレスが異なるセンサーモジュール同士は同一の I2Cバスに接続してラズパイで使用する事ができます。
※ MMA7455と一緒に使用すると ST7032iコントローラが認識されない。I2Cデバイス間の相性？ I2C配線の引き回し？
※ ST7032iには STARTコンディションの前に、バス調停のSCLパルスがあると、誤動作してACKを返さないバグが有るそうです。
ストロベリー・リナックス ST7032 低電圧Ｉ２Ｃ液晶モジュール アプリケーションノート
ごみが直前にあるとその後正しいシーケンスで通信しても ST7032は通信に失敗します。
※ AQM0802A液晶モジュール使用時のＩ２Ｃバスのプルアップ抵抗は１０ｋΩを推奨いたします。（ラズパイ側で 1.8kΩでプルアップされているのが問題）
※ Raspberry Pi 全シリーズに共通する仕様の制約から、AQMシリーズの液晶を接続する場合にはバッファ（I2Cバスリピーター、例：PCA9515AD）を介して接続してください。
Ｉ２Ｃ接続小型ＬＣＤモジュール（８ｘ２行）ピッチ変換キットの質問と回答
● I2Cとは？
I2Cとは Inter-Integrated Circuitの略でアイ・スクエア・シー、アイ・ツー・シーと読む。フィリップス社で開発されたシリアルバスである。低速な周辺機器をマザーボードへ接続したり、組み込みシステム、携帯電話などで使われている。
仕様書は、フィリップスが設立したNXP社のサイトにて配布されている。
UM10204 I2C バス仕様およびユーザーマニュアル - NXP.com
● Raspberry Pi3の GPIO端子の IIC機能 I2C機能を有効にする方法
Raspberry Pi3の GPIO端子の I2C機能を有効するにはコンソール画面で sudo raspi-configを実行して I2Cの機能を有効化すれば使える様になります。
なお、OSは Raspbian Jessie 2016/03/18版を使用しています。（OSが古いバージョンの場合は設定方法が異なる）
# raspi-configコマンドで I2Cを有効にする
sudo raspi-config
・Raspberry Piで I2Cを有効にする sudo raspi-config
・Raspberry Piで I2Cを有効にする Software Configuration Toolを起動する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする Advanced Optionsを選択する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする I2Cを選択する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする Yesを選択する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする Okを選択する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする Yesを選択する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする Okを選択する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする Finishを選択する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする Yesを選択して再起動する
・Raspberry Piで I2Cを有効にする 再起動する
以上の操作で再起動をすれば I2C機能が有効化され使える様になります。
● Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に各種センサモジュールを接続する方法
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に各種センサモジュールを接続する方法
例として PCF8591を接続する方法です。
・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に PCF8591の ADコンバータモジュールを接続する例
・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に PCF8591の ADコンバータモジュールを接続する
実際に I2C通信を使用して PCF8591を制御する方法や、RTC DS3231 ZS-042リアルタイムクロックモジュールを使用する方法は下記にまとめました。
・2016/03/26
Raspberry Pi 3の GPIOに I2C通信方式の A/D、D/Aコンバータを接続する方法
ラズパイ３に I2Cの A/D、D/Aコンバータ YL-40 PCF8591モジュール基板を繋げてフィジカルコンピューティングする方法
・2016/03/26
Raspberry Pi 3の GPIOに I2C通信方式の RTC リアルタイムクロックを接続する方法
ラズパイ３で I2Cの RTC ZS-042 DS3231モジュール基板を使用する方法
$ lsmodで i2c_devや i2c_bcm2708の存在を確認して、I2C機能を認識しているのを確認する
$ sudo apt-get -y install i2c-toolsで I2C制御用ツールをインストールする
$ sudo i2cdetect -y 1で I2Cに接続している周辺機器（センサー）を確認する
※ PCF8591の ADコンバータモジュールを接続している場合は 0x48に検出している事が分かる
# i2cdetectコマンドを使用するには i2c-toolsのインストールが必要
sudo apt-get -y install i2c-tools
i2cdetect -y 1
・Raspberry Piで I2Cを有効にする lsmodで I2Cを確認
・Raspberry Piで I2Cを有効にする i2cdetectコマンドのインストール
・Raspberry Piで I2Cを有効にする i2cdetectコマンドのインストール
・Raspberry Piで I2Cを有効にする i2cdetectコマンドのインストール
● i2cgetコマンド
pi@raspberrypi:~ $ i2cget
Usage: i2cget [-f] [-y] I2CBUS CHIP-ADDRESS [DATA-ADDRESS [MODE]]
I2CBUS is an integer or an I2C bus name
ADDRESS is an integer (0x03 - 0x77)
MODE is one of:
b (read byte data, default)
w (read word data)
c (write byte/read byte)
Append p for SMBus PEC
● i2csetコマンド
pi@raspberrypi:~ $ i2cset
Usage: i2cset [-f] [-y] [-m MASK] [-r] I2CBUS CHIP-ADDRESS DATA-ADDRESS [VALUE] ... [MODE]
I2CBUS is an integer or an I2C bus name
ADDRESS is an integer (0x03 - 0x77)
MODE is one of:
c (byte, no value)
b (byte data, default)
w (word data)
i (I2C block data)
s (SMBus block data)
Append p for SMBus PEC
● Raspberry Piの I2Cの転送レートを遅くする
I2Cの転送速度を通常の 100kbpsの半分の 50kbpsに設定します。
秋月のＩ２Ｃ接続キャラクタＬＣＤモジュール １６ｘ２行 白色バックライト付 [ACM1602NI-FLW-FBW-M01]を接続する場合等に必要となります。
秋月 Ｉ２Ｃ接続キャラクタＬＣＤモジュール １６ｘ２行 白色バックライト付 ACM1602NI-FLW-FBW-M01
この場合は I2Cの転送速度を通常の 100kbpsの半分の 50kbpsに設定します。
一時的に I2Cの転送レートを 50kbpsに変更する場合（再起動すると元に戻る）
$ sudo rmmod i2c-dev i2c-bcm2708
$ sudo modprobe i2c-bcm2708 baudrate=50000
$ sudo modprobe i2c-dev
恒久的に I2Cの転送レートを 50kbpsに変更する場合（再起動後も有効）
$ sudo bash -c "echo options i2c_bcm2708 baudrate=50000 > /etc/modprobe.d/i2c.conf"
$ cat /etc/modprobe.d/i2c.conf
上記の恒久的は設定変更を削除する
$ sudo rm /etc/modprobe.d/i2c.conf
$ cat /etc/modprobe.d/i2c.conf
cat: /etc/modprobe.d/i2c.conf: No such file or directory
● Raspberry Piの GPIO23と GPIO24で I2Cする方法
液晶モジュール等の専用のモジュールを接続していて GPIO2と GPIO3の I2Cバスが占有されていて使用できない場合等、別に I2Cバス I/Fが欲しい場合に I2C-3を有効にできます。
また、I2Cデバイスの MMA7455加速度センサーと ST7032i液晶モジュールの様に同一の I2Cバスに接続した場合に相性で問題が発生する場合に、それぞれ別の I2Cバスに接続すると言う事も可能です。
・2016/03/26
Raspberry Pi 3で 標準とは別の GPIO端子の I2C機能を有効化する方法（I2C-3編）
ラズパイ３の GPIO23と GPIO24で I2C機能を有効にする方法まとめ
● I2Cデバイスで MMA7455加速度センサーと ST7032i液晶モジュールの相性
なお、MMA7455加速度センサーと ST7032i液晶モジュールの相性は I2Cのクロック速度を遅くしても駄目です。同じ I2Cバス上に接続する事は諦めるしかなさそうです。
●通常の I2C端子に接続した場合
pi@raspberrypi:~ $ sudo i2cdetect -y 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1d 1e --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- 4f
50: -- -- -- -- -- -- -- 57 -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
0x1e = 地磁気センサ HMC5883L
0x1d = 加速度センサ MMA7455
認識せず = 液晶パネル 秋月 AQM0802A ST7032i
0x48 = AD/DA変換 PCF8591
0x4f = 温度センサ LM75A A0～A2を "H"に設定
0x57 = AT24C32 4KBメモリ
0x68 = RTC DS3231
● GPIO23と GPIO24の I2Cに接続した場合
pi@raspberrypi:~ $ sudo i2cdetect -y 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1e --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3b 3c 3d 3e --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- 4f
50: -- -- -- -- -- -- -- 57 -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
0x1e = 地磁気センサ HMC5883L
0x3b, 0x3c, 0x3d = 誤認識のゴミ（加速度センサ MMA7455）
0x3e = 液晶パネル 秋月 AQM0802A ST7032i
0x48 = AD/DA変換 PCF8591
0x4f = 温度センサ LM75A A0～A2を "H"に設定
0x57 = AT24C32 4KBメモリ
0x68 = RTC DS3231
● Raspberry Piのコンソール上で使用する各種コマンド
Raspberry Piのコンソール上で使用する各種コマンドは下記にまとめました。
・2016/03/26
Raspberry Pi 3の Linuxコンソール上で使用する各種コマンドまとめ
ラズパイの Raspbian OSのコマンドラインで使用する便利コマンド、負荷試験や CPUシリアル番号の確認方法等も
Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]
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