Raspberry piを買ったらまずやっておきたい設定

Raspberry piを買ったらまずやっておきたい設定のうち、ネットワークのIPの固定化があります。
ここに固定IPの設定を紹介します.

/etc/network/interfaces ファイルの中身を次のように書き換えましょう


auto lo

iface lo inet loopback
iface eth0 inet static
address 192.168.0.31 #有線接続時の固定IP
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.0.1

allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet static
address 192.168.0.30 #wifi接続時の固定IP
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.0.1

wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
iface default inet dhcp

gateway,netmask の各アドレスはご自分の使用しているネットワーク環境に合わせて設定してください。
このあと
sudo /etc/init.d/networking restart
でネットワークの再起動を掛けます.

これで固定IPになるはずです

DHCPの場合の設定をメモ


auto lo
iface eth0 inet dhcp

allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet manual
wpa-roam /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
iface default inet dhcp

Raspberry pi のSDメモリー破損問題

Raspberry pi はストレージにSDメモリーカードを使う事で小型化を実現しているのですが、それが弱点にもなっています.

Raspberry piを停止する際には、コンソールからsudo haltなどでシャットダウン処理を始めるのですが、電源は人の手で落としてあげる必要が有ります.SDメモリーカードのアクセスが確実に終わってから電源を落とす事が必須となります.アクセス中に電源を落としてしまうと、またはシャットダウンでなくても不意に電源を落としてしまう様なことが起きた時に、SDメモリーカードが破損する場合が有ります。破損した場合は最悪、むしろ殆どの場合ですが、Raspberry piからもPCからも認識しないただのプラスチックのカードになってしまいます.
シャットダウンの際の取り扱いには細心の注意が必要です.
リブートしたはずが一向に立ち上がらない。SDメモリーのアクセスランプが点灯しない。と言った時にはSDメモリーカードが破損したかもしれません。

Raspberry piの電源にも注意が必要です.USBにWifiドングルを挿入したときほぼ間違いなく電源が一旦落ち、リブートが始まるでしょう.外部回路を接続する時も注意が必要です.電源ラインとグランドをショートさせようものなら電源部の安全装置の働きにより、Raspberry piは強制的に電源が落とされます.もしこのタイミングでSDメモリーへのアクセスが有った場合には、その後の動作は保証できません。

Raspberry pi の使いこなしで重要なポイントはSDメモリーカードと電源の取り扱いと言っても良いかもしれませんね。

Raspberry pi とArduinoとのI2C通信

ここではRaspberry pi をマスター、ArduinoをスレーブとしたI2C通信について紹介します.

接続を簡単にするためにArduino側は3.3V動作にします。Arduino Unoは5V動作なのでI2Cレベルコンバーターを間に挟むなどの対応が必要です.Google検索で得た情報では、コンバーターなしで接続して良いとかどうとか、海外のブログで見つけましたが確認はしていません.

そこで3.3Vで動作しながらArduino IDEからもプログラミング可能なI2Cインターフェイス基板を使います.これはATmega328が使われていて、標準のシールドは使えないものの中身的にはArduinoと同様だともいえます。

接続は下記の通り
AVR board <-> Raspberry pi
27 SDA <-> 3
28 SCL <-> 5
GND <-> GND
Vcc <-> 3.3V

レベルコンバーター不要、電源もRaspberry pi 側からもらうので結線も楽チンですね。

さてハードウェアの接続の次はソフトの準備です。

Arduino側のコード。Arduino IDEは0.22、PCはMac OS X 10.9で確認。
WireライブラリーはArduino 1.01でメソッドが変更になっていますのでご自分の環境に合わせて適宜修正して使ってください。
wire.read wire.write がそれぞれ wire.receive wire.send に変更


#include 

#define SLAVE_ADDRESS 0x04
int number = 0;
int state = 0;

void setup() {
    pinMode(0, OUTPUT);
    pinMode(1, OUTPUT);
    digitalWrite(0, LOW); // set the LED off
    digitalWrite(1, LOW); // set the LED off
    // initialize i2c as slave
    Wire.begin(SLAVE_ADDRESS);

    // define callbacks for i2c communication
    Wire.onReceive(receiveData);
    Wire.onRequest(sendData);
}

void loop() {
    delay(100);
}

// callback for received data
void receiveData(int byteCount){

    while(Wire.available()) {
        number = Wire.receive();
        if (number == 1){

            if (state == 0){
                digitalWrite(1, HIGH); // set the LED on
                state = 1;
            }
            else{
                digitalWrite(1, LOW); // set the LED off
                state = 0;
            }
         }
     }
}

// callback for sending data
void sendData(){
    Wire.send(number);
}

I2Cから文字”1″を受け取ったらI2Cインターフェイス基板上のLEDをオンオフ切り替えを行うものです.受け取った文字列をそのままマスターに送り返す機能も持っています.
Raspberry piからsudo i2cdetect 1でArduinoが認識されているかどうか確認しましょう。
上のコードを使った場合、04にスレーブが検出できれば、上手く動作している事になります。

次にRaspberry Pi側のサンプルコードを紹介します.こちらはPythonで記述しています.



import smbus
import time
# for RPI version 1, use "bus = smbus.SMBus(0)"
bus = smbus.SMBus(1)

# This is the address we setup in the Arduino Program
address = 0x04

def writeNumber(value):
    bus.write_byte(address, value)
    # bus.write_byte_data(address, 0, value)
    return -1

def readNumber():
    number = bus.read_byte(address)
    # number = bus.read_byte_data(address, 1)
    return number

while True:
    var = input("Enter 1 - 9: ")
    if not var:
        continue

    writeNumber(var)
    print "RPI: Hi Arduino, I sent you ", var
    # sleep one second
    time.sleep(1)

    number = readNumber()
    print "Arduino: Hey RPI, I received a digit ", number
    print

スレーブ側に一文字送信して、スレーブ側から送り返してくる文字を端末に表示する簡単なスクリプトです.連続して文字を送りつけると、通信がこけることがあります.エラーでスクリプトが停止します.ここでは動作確認のためのスクリプトの紹介に止めますが、実際に運用する事を考えた場合にはI2C通信のところでtry,except文によるエラー処理を入れておくのは言うまでもありませんね。

I2Cインターフェイス基板には制御に便利なPython ライブラリーが付いています.LCDの表示制御、DIOのインアウト、アナログ入力、電子ブザー出力。Raspberry piを使って何かを制御して、それを簡単に表示する、小型機器の応用に便利です.
専用ライブラリーについて

I2C接続可能なLCD/ACM1602の使いこなし

Raspberry piにLCDモジュールを接続する場合にその選択肢は案外少ないものです.
まずは3.3Vで動作する事。Raspberry Pi の少ないDIOピンを節約したいのでバスインターフェイスではなくシリアルインターフェイスで接続できるのが望ましい。表示文字数も少ないよりも多い方が良いな。と言う事で選定したのがACM1602.

さっそく秋月電子で購入
CIMG2378

Raspberry piのI2Cを有効にするための諸設定は済んでいるものとして。
I2Cの2線SDAをSCLそしてVccとGNDを接続。

シェルから以下のコマンドを投げてみる。

pi@raspberrypi ~ $ sudo i2cdetect 1

しかし、呼べども答えず。返事を返してくれるデイバイスは誰もいません。

I will probe file /dev/i2c-1.
I will probe address range 0x03-0x77.
Continue? [Y/n]
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

接続を一通り確認したり、他のI2CデバイスとRaspberry Piとが通信できている事を確認し行き詰まった。
そこでGoogle検索の出番。ひたすら調べた結果次の事が判明。

  • デフォルトの通信速度では通信がつまずくことがある
  • Write専用で一度でもReadを掛けるとモジュールがフリーズする。製品に添付の資料にも明記しているが、Readを掛けた時の状態に付いては記載がない。

一つ目については通信スピードを落とせば同じバスに繋がるデバイスもそのスピードダウンの影響を受けるがまあよしと考えられる範囲ですが、二つ目については一度でもi2cdetectを掛けるとACM1601はフリーズ状態になりその都度モジュールの電源再投入して立ち上げ直す必要になるのです.Raspberry Pi本体のシステムをリスタートする必要はないのですが、やはり使いにくいことには変わりないですね。

一応I2Cの通信スピードを変更する手順について書き留めておきます。

sudo modprobe -r i2c-bcm2708
sudo modprobe i2c-bcm2708 baudrate=50000
sudo i2cdetect 1

この時点ではもちろんACM1602からの返答は有りません。ここでLCD電源を一度オフにしてオン ※1
これ以降はi2cdetectを掛けないでくださいね。するとまたACM1602がフリーズに落ちますので。
無事ACM1602が使えるようになっているはずなので、I2Cを通じて制御コマンドを渡して動作を確認してください。

通信速度をデフォルトのままだとI2Cでコマンドを渡した時にPythonなら「IOError: [Errno 5] Input/output error」が出ます。
上記コードをその都度シェルから入力するのが面倒だ、この設定をデフォルトにしたい場合は、/etc/modprobe.d/i2c.conf というファイル(ファイル名は .conf で終わっていれば何でもよい)を作って以下のように書いておけば良いようだ。

options i2c_bcm2708 baudrate=50000

でもi2cdetectを不用意に投げないようにご注意を

結論。秋月で買えるACM1602(I2Cインタフェイスキャラクターディスプレイ LCD 3.3V)はRaspberry pi との組み合わせでは使いにくい.

それからI2Cを使う場合sudo権限が必要なので、実行するPythonスクリプトなどはsudo権限を使って実行することを忘れずに。

LCDモジュールの取り扱いをもっと簡単に出来ないか、複数のI2Cデバイスをぶら下げた時に安心してi2cdetectを投げられるようにならないか。そういった悩みを解消するのに、i2cインターフェイス基板が便利かもしれませんね。
i2cインターフェイス基板
デジタルIOも拡張でき、アナログ入力にも対応。Raspberry piを使った電子工作を便利にする事だと思います.