重要: 電子工作について確かな知識も十分な経験もないので，間違ったことを書いている可能性が他の記事と比べても高いので，ご注意ください．
1. 環境と経緯
環境というか，買ったものは以下．- Raspberry Pi 1 Model B
買ったの自体はずいぶん昔だったので，Raspberry Pi 1. (今は) Raspbian をインストールして使用している． - cocopar®最新Ultimateスターターキット 初心者専用実験キット 基本部品セットNew Ultimate Starter Learning Kit for Raspberry Pi 3 Model B/2B/B+ Python (https://www.amazon.co.jp/dp/B01EFJ70HC/)
こちらは最近電子工作を勉強するために買った．
その結果最初に困ったのが，書籍 6 章の A/D 変換である．書籍では MCP3208 という 8 入力，12 ビット A/D コンバータが使用されているが，上記キットに含まれていた A/D コンバータは ADC0832 という 2 入力，8 ビットのもの．なので，配線や A/D コンバータを操作する処理のプログラムは MCP3208 用から ADC0832 用に変更する必要があるのだけれども，不運なことに書籍ではまさに当該部分の処理の説明が「当面は，特に初学者の間はこの実装を理解する必要はない」ということでばっさり省略されていた．これは意地でもなんとか ADC0832 で動かさねばならない，ということで頑張った．きっとこういうのが勉強になるんだと思う．
2.接続
書籍 6 章と同じように，半固定抵抗と A/D コンバータを接続することにより A/D コンバータの動作を確認することにする．書籍には MCP3208 用の接続が書かれているので，AD0832 での接続はデータシート (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/adc0832-n.pdf) を参照して，書籍と似たような感じで接続する．また，データシートは検索して一番上位に出てくる Texas Instruments のサイトを参照しているが，おそらく OEM されているからか，いろいろな会社名から同じ製品名で販売されており，どこが本当の一次情報なのかわからない．結果として，以下のような接続を行った．
写真で見るとこんな感じ．
3. プログラム
これは正直手がかりが全くつかめなかったのだが，Gist に ADC0832 用のコードを上げている方がいて助かった (https://gist.github.com/HeinrichHartmann/27f33798d12317575c6c)．とりあえず最終的なコードを示すと，以下のようになった．
# 6-1_adc0832.py
import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep
def readadc(adcnum, clockpin, mosipin, misopin, cspin):
if adcnum > 2 or adcnum < 0:
return -1
GPIO.output(cspin, GPIO.HIGH)
GPIO.output(cspin, GPIO.LOW)
GPIO.output(clockpin, GPIO.LOW)
for i in [1, 1, adcnum]:
if i == 1:
GPIO.output(mosipin, GPIO.HIGH)
else:
GPIO.output(mosipin, GPIO.LOW)
GPIO.output(clockpin, GPIO.HIGH)
GPIO.output(clockpin, GPIO.LOW)
adcout = 0
for i in range(8):
GPIO.output(clockpin, GPIO.HIGH)
GPIO.output(clockpin, GPIO.LOW)
adcout <<= 1
if GPIO.input(misopin) == GPIO.HIGH:
adcout |= 0x1
GPIO.output(cspin, GPIO.HIGH)
return adcout
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
SPICLK = 11
SPIMOSI = 10
SPIMISO = 9
SPICS = 8
GPIO.setup(SPICLK, GPIO.OUT)
GPIO.setup(SPIMOSI, GPIO.OUT)
GPIO.setup(SPIMISO, GPIO.IN)
GPIO.setup(SPICS, GPIO.OUT)
try:
while True:
inputVal0 = readadc(0, SPICLK, SPIMOSI, SPIMISO, SPICS)
inputVal1 = readadc(1, SPICLK, SPIMOSI, SPIMISO, SPICS)
print("ADC[0]: {}\t ADC[1]: {}".format(inputVal0, inputVal1))
sleep(0.2)
except KeyboardInterrupt:
pass
GPIO.cleanup()
このコードとデータシートを睨んでいると，ようやくコードの意味がわかってきた．まず見るべきは，Timing Diagram の図だと思う．
この図を見ると，各ピンがどのタイミングでどの状態になるのかを理解できる．そのとおりに RPi 側のコードを書いてやれば良い．具体的には以下の流れ．
1. CHIP SELECT (CS) ピンを HIGH -> LOW にセット
GPIO.output(cspin, GPIO.HIGH)
GPIO.output(cspin, GPIO.LOW)
GPIO.output(clockpin, GPIO.LOW)2. DI に各パラメータをセット
ADDRESS MUX と書かれている部分で， ここでは 3 つのパラメータ START BIT, SGL/DIF, ODD/SIGN を DI ピンにセットし，CLK ピンを操作することによりシーケンスを進めていく．これらのパラメータにより，どの入力チャネルの値を取得するかといったことを指定できる．
for i in [1, 1, adcnum]:
if i == 1:
GPIO.output(mosipin, GPIO.HIGH)
else:
GPIO.output(mosipin, GPIO.LOW)
GPIO.output(clockpin, GPIO.HIGH)
GPIO.output(clockpin, GPIO.LOW)(データシートより引用)
3. DATA OUT (DO) から値の読み取り
DI を使用した値の設定と逆のパターンで，DO から 1 ビットずつ値を読み込んでいく．
adcout = 0
for i in range(8):
GPIO.output(clockpin, GPIO.HIGH)
GPIO.output(clockpin, GPIO.LOW)
adcout <<= 1
if GPIO.input(misopin) == GPIO.HIGH:
adcout |= 0x14. 読み取りプロセスの終了
最後に CS ピンを LOW -> HIGH に戻すことにより，1 回の読み取りプロセスを終了させる．
GPIO.output(cspin, GPIO.HIGH)4. 実行
実際に実行してみたところ，完璧とはいかなかった．- チャネル 0 の入力が読み取れず，常に値が 0 になってしまう．同じ接続をチャネル 1 に変更すると値を読み取ることができるので，おそらくコンバータが壊れているのではないかと推測する．
- チャネル 1 の入力は読み取れるが，安定しない．半固定抵抗に触らない状態でも読み取られる値が結構変動する．ジャンパ線をちょっと触っても値が変動するくらいなので，おそらく流れる電流が不安定だからではないかと推測する．
pi@raspberrypi:~ $ python 6-1_adc0832.py
ADC[0]: 0 ADC[1]: 192
ADC[0]: 0 ADC[1]: 156
ADC[0]: 0 ADC[1]: 128
ADC[0]: 0 ADC[1]: 158
ADC[0]: 0 ADC[1]: 144
ADC[0]: 0 ADC[1]: 144
ADC[0]: 0 ADC[1]: 144
ADC[0]: 0 ADC[1]: 156
ADC[0]: 0 ADC[1]: 144
ADC[0]: 0 ADC[1]: 152
ADC[0]: 0 ADC[1]: 128
ADC[0]: 0 ADC[1]: 144
ADC[0]: 0 ADC[1]: 128
## snip ##参考
- 金丸隆志 (2016)『カラー図解 最新 Raspberry Pi で学ぶ電子工作—作って動かしてしくみがわかる—』講談社 (ブルーバックス)
- ADC0832-N | Precision ADC (<=10MSPS) | Analog to Digital Converter | Description & parametrics
http://www.ti.com/product/adc0832-n - Gist: HeinrichHartmann/RPi_ADC8032.py
https://gist.github.com/HeinrichHartmann/27f33798d12317575c6c - SVG Circuit Symbols :: mbeckler.org
https://www.mbeckler.org/inkscape/circuit_symbols/
