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2016/04/19

Raspberry Pi 3の GPIOに I2C通信方式の3軸加速度センサー ADXL345を接続する方法 Raspberry Pi 3の GPIOに I2C通信方式の3軸加速度センサー ADXL345を接続する方法

(ラズパイ3で I2Cの GY-291 ADXL345 3軸加速度センサーモジュール基板を使用する方法)

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 11Bullseye2021/08/14~2021/11からラズパイにリリースFocal Fossa 20.04 LTS ?
Debian 10Buster2019/06/20~2019/06からラズパイ4対応Bionic 18.04 LTS
Debian 9Stretch2017/08/16~2018/03からラズパイ3B+対応Xenial 16.04 LTS
Debian 8Jessie2015~2016/02からラズパイ3対応Trusty 14.04 LTS
Debian 7Wheezy2013~2016
Debian 6.0Squeeze2011~2014
Debian GNU/Linux 5.0Lenny2009~2012


● Raspberry Pi3の GPIO端子の I2C機能を有効化して 3軸加速度センサー ADXL345を接続する

 Raspberry Pi3の GPIO端子の I2C機能を有効化して 3軸加速度センサー ADXL345を接続します。
 MMA7455では秋月液晶の AQM0802Aと相性が発生するので ADXL345の加速度センサーを購入しました。

 ※モジュール基板側の電源レギュレータを取り除く。ラズパイ基板から直に +3.3Vを供給できるので +5Vから +3.3Vを生成する電源レギュレータを取り除き、電源レギュレータ回路の Vinと Voutを接続する。

 電源レギュレータのマーキング KB33 MIC5205-3.3BM5 3.3V Reg. 150mA
MIC5205: 150mA Low-Noise LDO Regulator - Microchip Micrel
 MIC5205 150mA Low-Noise LDO Regulator .


● Raspberry Pi3の GPIO端子の I2C機能を有効にする方法

 まず最初に Raspberry Pi3の GPIO端子の I2C機能を有効にする必要が有ります。下記に I2C機能を有効化する手順をまとめました。

2016/03/26
Raspberry Pi 3で GPIO端子の I2C機能を有効化する方法
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



EasyWordMall GY-291 ADXL345 IIC/ SPI変速機 デジタル 三軸加速度 重力傾斜 モジュール


ASIN: B012D2RZKA

uxcell 3軸加速度センサモジュール 傾斜センサ 重力検出  ADXL345 デジタル AVR ARM MCU


ASIN: B01EJ970AA

MPU-6050 使用 3軸ジャイロスコープ・3軸加速度センサー モジュール


ASIN: B008BOPN40
加速度とジャイロの6軸センサー

・ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板回路図
ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板回路図

 結線方法は下記の様に 4本使用してそれぞれ接続します。
 (1) ADXL345モジュールの SCLを ラズパイの GPIOの SCL(GPIO3)(緑色)
 (2) ADXL345モジュールの SDAを ラズパイの GPIOの SDA(GPIO2)(黄色)
 (3) ADXL345モジュールの GNDを ラズパイの GPIOの GND(GND) (茶色)
 (4) ADXL345モジュールの VCCを ラズパイの GPIOの +3.3V(3V3)(赤色)

・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する


・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に I2C I/Fの周辺機器を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に I2C I/Fの周辺機器を接続する


・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する
 ※モジュール基板側に有る I2C制御線の SCLと SDAに有るプルアップ抵抗を取る(連結した時にプルアップ抵抗値が合成されてしまう)
 ※モジュール基板側の電源レギュレータを取り除く。ラズパイ基板から直に +3.3Vを供給できるので +5Vから +3.3Vを生成する電源レギュレータを取り除く。

・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する

・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する
 ※モジュール基板側の電源レギュレータを取り除き、電源レギュレータの配線をショートさせる。
 ※プルアップ抵抗はまだ外していません。

・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する


・Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する
Raspberry Piの I2C機能を有効にして GPIO端子に ADXL345 GY-291 加速度センサモジュール基板を接続する



$ sudo i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- 53 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

0x53に存在するのを確認する


● ラズパイの Pythonで 3軸加速度センサモジュール ADXL345 GY-291を制御するサンプルプログラム

ADXL345.py
# -*- coding: utf-8 -*-
#!/usr/bin/python

import RPi.GPIO as GPIO
import os
import smbus
import time

# ADXL345 Class
class ADXL345():
	DevAdr = 0x53
	myBus = ""
	if GPIO.RPI_INFO['P1_REVISION'] == 1:
		myBus = 0
	else:
		myBus = 1
	b = smbus.SMBus(myBus)

	def setUp(self):
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x2C, 0x0B) # BandwidthRate
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x31, 0x00) # DATA_FORMAT 10bit 2g
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x38, 0x00) # FIFO_CTL OFF
		self.b.write_byte_data(self.DevAdr, 0x2D, 0x08) # POWER_CTL Enable

	def getValueX(self):
		return self.getValue(0x32)

	def getValueY(self):
		return self.getValue(0x34)

	def getValueZ(self):
		return self.getValue(0x36)

	def getValue(self, adr):
		tmp = self.b.read_byte_data(self.DevAdr, adr+1)
		sign = tmp & 0x80
		tmp = tmp & 0x7F
		tmp = tmp<<8
		tmp = tmp | self.b.read_byte_data(self.DevAdr, adr)
#		print '%4x' % tmp # debug

		if sign > 0:
			tmp = tmp - 32768

		return tmp

#	tmp = self.b.read_word_data(self.DevAdr, adr)

# MAIN
myADXL345 = ADXL345()
myADXL345.setUp()

# LOOP
for a in range(1000):
	x = myADXL345.getValueX()
	y = myADXL345.getValueY()
	z = myADXL345.getValueZ()
	os.system("clear")
	print("X=", x)
	print("Y=", y)
	print("Z=", z)
	time.sleep(0.5)
$ sudo apt-get -y install python-smbus i2c-tools

$ nano ADXL345.py

$ python ADXL345.py



● 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
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)
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


● 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
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Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

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Raspberry Pi 3、シングルボードコンピュータ ラズパイ3 Raspberry Pi関連はこちらへまとめました
 下記以外にも多数のラズパイ関係の記事が有ります。
 (I2C制御、GPIO制御、1-Wire制御、シリアル通信、日本語音声合成、日本語音声認識、中国語音声合成、MeCab 形態素解析エンジン、赤外線リモコン制御、秋月 I2C液晶モジュール、KeDei 3.5インチ液晶、HDMI 5インチ液晶、NFCカードリーダ、コマンドライン操作方法等)
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