python-peripheryを使ってみる

SPI温度計(BMP280)

ディジタル温度計はいくつかありますが、BMP280/BME280は i2c/SPI の両方で使えるちょっと変わったディジタル温度計です。

前回、i2c での使い方を紹介しましたが、今回は ソフトウェアSPI での使い方を紹介します。
BMP280は4ピン仕様(i2c専用)と6ピン仕様(i2c/SPI兼用)のモジュールが有りますが、
SPIで使うときは6ピン仕様のモジュールを使う必要が有ります。

6ピン仕様のモジュールのピンマーキングは向って左から
SDO CSB SDA SCL Gnd Vcc
となっていますが、SPIで使う場合
MISO CS MOSI CLK Gnd Vcc
となります。

左からBMP085(i2c専用) BMP280(i2c専用) BMP280(i2c/SPI兼用)


2G-IOTとの接続は以下の通りです。
BMP280 2G-IOT
Vcc 2.8V
GND GND
SCL(CLK) GPIO#1(Pin#27)
SDA(MOSI) GPIO#2(Pin#23)
CSB(CS) GPIO#3(Pin#21)
SDO(MISO) GPIO#4(Pin#19)

Pythonコードは、こ ちらで公開されているC言語のコードを移植しただけです。
BMP280のサンプルは圧倒的にi2cを使ったサンプルが多いのですが、
BitBang-SPI(ソフトウェアSPI)での使い方を紹介している貴重なページです。

C言語をPythonに移植する場合、Pythonには符号付整数の考え方が無いので、少し注意が必要です。
BMP280は0x88から0x9Fのレジスターにキャリブレーションデータを格納していますが、
一部のデータは16ビット符号付整数値です。
下のコードではint16()関数を使って符号なし整数値を16ビット符号付整数値に変換しています。
"""
 Read BMP280 using periphery
"""
#!/usr/bin/python
#-*- encoding: utf-8 -*-
from periphery import GPIO
import sys
import time

DEBUG = 0

sclk = 1  # Pin#27
mosi = 2  # Pin#23
miso = 4  # Pin#19
cs = 3    # Pin#21

def readChipId():
  ChipId = read8bit(0xD0)
  print("ChipId = 0x%x " % ChipId),
  if (ChipId == 0x58): print("BMP280")
  if (ChipId == 0x60): print("BME280")

def int16(x):
  if x>0xFFFF:
    raise OverflowError
  if x>0x7FFF:
    x=int(0x10000-x)
    if x<2147483648:
      return -x
    else:
      return -2147483648
  return x

def int32(x):
  if x>0xFFFFFFFF:
    raise OverflowError
  if x>0x7FFFFFFF:
    x=int(0x100000000-x)
    if x<2147483648:
      return -x
    else:
      return -2147483648
  return x

def calibration_T(adc_T):
  global t_fine
  var1 = ((((adc_T >> 3) - (dig_T1<<1))) * (dig_T2)) >> 11
  var2 = (((((adc_T >> 4) - (dig_T1)) * ((adc_T>>4) - (dig_T1))) >> 12) * (dig_T3)) >> 14

  t_fine = var1 + var2
  t_fine = int32(t_fine)
  T = (t_fine * 5 + 128) >> 8
  return T

def calibration_P(adc_P):
  var1 = ((t_fine)>>1) - 64000
  if (DEBUG == 1):print("var1(1) = %d " % var1)
  var2 = (((var1>>2) * (var1>>2)) >> 11) * (dig_P6)
  if(DEBUG == 1):print("var2(2) = %d " % var2)
  var2 = var2 + ((var1*(dig_P5))<<1)
  if(DEBUG == 1):print("var2(3) = %d " % var2)
  var2 = (var2>>2)+((dig_P4)<<16)
  if(DEBUG == 1):print("var2(4) = %d " % var2)
  var1 = (((dig_P3 * (((var1>>2)*(var1>>2)) >> 13)) >>3) + (((dig_P2) * var1)>>1))>>18
  if(DEBUG == 1):print("var1(5) = %d " % var1)
  var1 = ((((32768+var1))*(dig_P1))>>15)
  if(DEBUG == 1):print("var1(6) = %d " % var1)
  if (var1 == 0):
    return 0
  P = ((((1048576)-adc_P)-(var2>>12)))*3125
  if(P<0x80000000):
    P = (P << 1) / (var1)
  if(P>=0x80000000):
    P = (P / var1) * 2;
  var1 = ((dig_P9) * ((((P>>3) * (P>>3))>>13)))>>12
  var2 = (((P>>2)) * (dig_P8))>>13
  if(DEBUG == 1):
    print("var1 = %d" % var1),
    print("var2 = %d" % var2)
  P = (P + ((var1 + var2 + dig_P7) >> 4))
  return P

def writeReg(reg_address, data):
  gpio_cs.write(False)
  SpiWrite(reg_address & 0x7F)  # write, bit 7 low
  SpiWrite(data)
  gpio_cs.write(True)

def read16bit(reg):
  gpio_cs.write(False)
  SpiWrite(reg | 0x80)  # read, bit 7 high
  d1 = SpiRead()
  d2 = SpiRead()
  data = (d2 << 8) | d1
  gpio_cs.write(True)
  return data

def read8bit(reg):
  gpio_cs.write(False)
  SpiWrite(reg | 0x80)  # read, bit 7 high
  data = SpiRead();
  gpio_cs.write(True)
  return data;

def SpiWrite(data):
  mask = 0x80
  for x in range(8):
    gpio_sclk.write(False)
    bit = data & mask
    if (bit != 0):
      gpio_mosi.write(True)
    if (bit == 0):
      gpio_mosi.write(False)
    gpio_sclk.write(True)
    mask = mask >> 1

def SpiRead():
  r_data = 0;
  mask = 0x80
  gpio_mosi.write(False)
  for x in range(8):
    r_data = r_data << 1
    gpio_sclk.write(False)
    gpio_sclk.write(True)
    bit = gpio_miso.read()
    if (bit == True):
      r_data = r_data + 1
  return r_data;

if __name__=="__main__":
  t_sb = 5    #stanby 1000ms
  filter = 0  #filter O = off
  spi3or4 = 0 #SPI 3wire or 4wire, 0=4wire, 1=3wire
  osrs_t = 4  #OverSampling Temperature x8
  osrs_p = 4  #OverSampling Pressure x8
  Mode = 3    #Normal mode

  temp_raw = 0
  pres_raw = 0
  t_fine = 0

  # Set gpio direction
  gpio_mosi = GPIO(mosi, "out")
  gpio_miso = GPIO(miso, "in")
  gpio_sclk = GPIO(sclk, "out")
  gpio_cs = GPIO(cs, "out")

  print('Read the contents of the ID register')
  readChipId()

  # Send a command to the control register[0xF4]
  ctrl_meas_reg = (osrs_t << 5) | (osrs_p << 2) | Mode
  if(DEBUG == 1):print("ctrl_meas_reg = %x" % ctrl_meas_reg)
  writeReg(0xF4,ctrl_meas_reg)

  # Send a command to the config register[0xF5]
  config_reg    = (t_sb << 5) | (filter << 2) | spi3or4
  if(DEBUG == 1):print("config_reg = %x " % config_reg)
  writeReg(0xF5,config_reg)

  print('Read calibration data')
  dig_T1 = read16bit(0x88)
  dig_T2 = int16(read16bit(0x8A))
  dig_T3 = int16(read16bit(0x8C))
  if(DEBUG == 1):
    print("dig_T1 = %d" % dig_T1),
    print("dig_T2 = %d" % dig_T2),
    print("dig_T3 = %d" % dig_T3)
  dig_P1 = read16bit(0x8E)
  dig_P2 = int16(read16bit(0x90))
  dig_P3 = int16(read16bit(0x92))
  dig_P4 = int16(read16bit(0x94))
  dig_P5 = int16(read16bit(0x96))
  dig_P6 = int16(read16bit(0x98))
  dig_P7 = int16(read16bit(0x9A))
  dig_P8 = int16(read16bit(0x9C))
  dig_P9 = int16(read16bit(0x9E))
  if(DEBUG == 1):
    print("dig_P1 = %d" % dig_P1),
    print("dig_P2 = %d" % dig_P2),
    print("dig_P3 = %d" % dig_P3)
    print("dig_P4 = %d" % dig_P4),
    print("dig_P5 = %d" % dig_P5),
    print("dig_P6 = %d" % dig_P6)
    print("dig_P7 = %d" % dig_P7),
    print("dig_P8 = %d" % dig_P8),
    print("dig_P9 = %d" % dig_P9)

  print('Read temp and pressure')
  data = []
  register = 0xF7
  gpio_cs.write(False)
  for x in range(6):
     data.append(read8bit(register))
     register=register+1
  gpio_cs.write(True)

  pres_raw = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4)  #0xF7, msb+lsb+xlsb=19bit
  if(DEBUG == 1):print("pres_raw = %d " % pres_raw)
  temp_raw = (data[3] << 12) | (data[4] << 4) | (data[5] >> 4)  #0xFA, msb+lsb+xlsb=19bit
  if(DEBUG == 1):print("temp_raw = %d " % temp_raw)

  temp_cal = calibration_T(temp_raw)
  if(DEBUG == 1):print("temp_cal = %d " % temp_cal)
  press_cal = calibration_P(pres_raw)
  if(DEBUG == 1):print("press_cal = %d " % press_cal)
  temp_act = temp_cal / 100.0
  press_act = press_cal / 100.0

  print("-----------------------");
  print("Temperature = %f *C" % temp_act)
  print("Pressure = %f hPa" % press_act)



おしまい