Rapsberry Pi: SPI con wiringPi

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Deprecato

WiringPi mette a disposizione alcune funzioni che semplificano l'uso dell'interfaccia SPI:

int wiringPiSPISetup (int channel, int speed) che imposta il canale SPI da usare (0 oppure 1) e la frequenza del clock in Hz
int wiringPiSPIDataRW (int channel, unsigned char *data, int len) che effettua la contemporanea lettura e scrittura di len byte da uno dei canali SPI. Il buffer di lettura e di scrittura coincidono (e quindi il dato trasmesso è sovrascritto da quello ricevuto)

Per la documentazione dettagliata di rimanda al sito ufficiale: http://wiringpi.com/reference/spi-library.

Primo esempio

Questo esempio utilizza un convertitore analogico digitale MCP3202 connesso al canale 1 SPI. Il circuito può essere realizzato su breadboard oppure può semplicemente essere utilizzato RPi demo, come mostrato nella fotografia di apertura.

Lo schema è particolarmente semplice:

I pin MISO, MOSI e CLOCK del convertitore vanno collegati direttamente ai corrispondenti pin del connettore GPIO
Il pin CSn va collegato a CE1. In alternativa è possibile utilizzare CE0, con variazioni ovvie nel codice
La tensione VDD deve essere 3.3 V, prelevata direttamente da GPIO. Il condensatore C2 deve essere posto nelle immediate vicinanze del convertitore
CH0 va collegato alla tensione da misurare, compresa tra massa e VDD. Lo schema utilizza un semplice trimmer come partitore. CH1 è disponibile per misurare una seconda tensione (si veda l'esercizio 1)

Schema con il collegamentodi MCP3202 a RPi

Il codice lo trovare a fondo pagina e semplicemente utilizza le due funzione descritte ad inizio pagina.

Di seguito le forme d'onda misurate eseguendo il codice e quanto riportato nei fogli tecnici di MCP3202.

pi@raspberrypi:~ $ ./mcp3201
Data read: 0x00 0x05 0x2d -> 1325 -> 1.067 V

Forme d'onda reali SPI

Forme d'onda SPI riportate nei fogli tecnici

Secondo esempio

A fondo pagina il codice di esempio che utilizza un ADC MAX146. Lo schema è lo stesso già visto, pagina a cui si rimanda per la descrizione dei codici trasmessi e ricevuti

Acquisizione a frequenza costante

Il terzo esempio, sempre relativo al MAX146 mostra come è possibile acquisire una serie di campioni mantenendo una discreta temporizzazione: in pratica, e con molta fantasia, un oscilloscopio digitale. Occorre precisare che Raspbian è lontano dall'essere un sistema operativo real time e quindi le temporizzazioni sono tutt'altro che rigorose. Malgrado questo, il programma manifesta un buon comportamento se sono rispettate due condizioni:

Sistema senza troppi processi in esecuzione. Un piccolo aiuto potrebbe arrivare dall'uso di nice oppure da una CPU quad-core come quella del Raspberry Pi 2 o 3 (nota 1)
Frequenza di campionamento bassa. Nell'esempio è stata utilizzata una frequenza di 1 KHz, che può essere considerato il limite ragionevole

Il codice è costituito da un loop che acquisisce 100 campioni e, al termine li salva nel file di testo voltage.txt. Come test è stato usato un segnale sinusoidale con ampiezza picco-picco di 2 V, valor medio 1 V e frequenza 50 Hz.

Per esaminare graficamente i risultati è stato utilizzato il programma gnuplot, direttamente eseguito su Rpi (nota 2) :

pi@vv-rpi-14:~ $ ./max146

pi@vv-rpi-14:~ $ gnuplot
gnuplot> plot "voltage.txt" w l lt 1

Il grafico con 100 punti acquisitiù

L'unica osservazione è quella relativa al ritardo (nell'esempio pari a 825 µs): tale valore, trovato sperimentalmente, è quello che sommato all'effettivo tempo di acquisizione ed elaborazione, garantisce una frequenza di campionamento mediamente vicina a 1 KHz.

Il codice

MCP3202.c - Lettura di un singolo campione
max146_wpi_simple.c - Lettura di un singolo campione
max146_wpi.c - Lettura di più campioni

Note

L'esempio mostrato era in esecuzione su un Rpi B+ e non ha utilizzato nice
Se state eseguendo il programma in remoto da una macchina Linux usando ssh, per vedere il grafico occorre inserire l'opzione -X per l'inoltro di X11:
vv@vv-15rse-2:~$ ssh -X pi@192.168.yyy.xxx

Esercizi

Modificare MCP3202.c per leggere la tensione presente sul secondo canale dell'ADC

Data di creazione di questa pagina: marzo 2017
Ultima modifica: 31 marzo 2018