【A/D変換】Raspberry Pi PicoにてMCP3208を動かす

※なにか気になる点がありましたらコメント欄にご記入ください。また、工作や回路を製作する場合には、細かい作業などに対して、細心の注意を払われるようお願いいたします。

【目次】

１．はじめに
２．MCP3208について
３．ソースコード
４．動画

１．はじめに

　ラズベリー・パイ Pico（以下Picoと表記）のA/D変換のポートを増やしたかったので、Picoを用いてMCP3208という、マイクロチップ社製のA/D変換機能を持ったＩＣを動かすことを考えてみました。

アマチュアの電子工作erが書いたブログです。いたらない点があるかと思いますが、大目に見て頂けると幸いです。
(;´∀｀)

２．MCP3208について

　おおよそこちらの方の記事を参考にさせて頂きました。MCP3208の基本的な使い方など参照して頂けたらと思います。

リンク先：
www.denshi.club

　実体配線図を図１に示します。

　Picoとは下の対応表の通りに接続します。

対応表：

Pico側		MCP3208側
4番	SCK	13番	CLK
5番	TX	11番	Din
6番	RX	12番	Dout
7番	CSn	10番	/CS/SHDN

　MCP3208とはSPI機能を用いてPicoとやり取りをします。

具体的なコードは３章で見ていきますが、データを読み出すときは、１ｃｈずつｃｓ(０)（チップセレクト）を入れ有効にし、データを読みだしたらｃｓ(1)にして選択を解除します。

（チャンネルを変えない場合でも、その都度ｃｓ(０)をしないとデータの読み出しはできないみたいです）

またMCP３２０８は、１～８番ピンがA/D変換の入力ｃｈとなっています（他のモードもあるようです）。

今回は１番と２番ピンからＶＲ0、1の電圧を読み取ることとします。（ch0,1）

※今さらですが、このMCP3208は12ビットの分解能を持ちます。ここでは、0～3.3Vを0～4095の値に変換します。

また、値を読み取るときは、次に示すような３つのデータを送信し、その度ごとに1バイトずつデータをPicoが受け取ります。（図２～図４）

図２の中のD0~D2はチャンネルを指定するのに使用します。具体的には図3のように値をセットします。

Pico側で読み取った値は図４のようになります。a0~a11 とありますが、A/D変換の結果である12bitのデータを意味しています。

具体的なコードを見ていく中で、さらに解説していきます。

３．ソースコード

　実装したソースコードをリスト１に示します。

リスト１　実装したソースコード

from machine import SPI, Pin
import utime

#ここから処理がスタートします
if __name__ == '__main__':

    spi_sck = Pin(2)
    spi_tx  = Pin(3)
    spi_rx  = Pin(4)
    # 周波数 400kHz で SPI ペリフェラル 0 を作成
    spi = SPI(0, baudrate=400000, sck=spi_sck\
              , mosi=spi_tx, miso=spi_rx)
    # ピン 5 でチップセレクトを作成。
    cs = Pin(5, mode=Pin.OUT, value=1)
    
    # Process arguments
    print('Press Ctrl-C to quit.')

    rxdata = bytearray(6)
    try:
        while True:
            # ペリフェラルを選択。
            cs(0)
            rxdata[0] = spi.read(1, 0x06)[0]
            rxdata[1] = spi.read(1, 0x00)[0]
            rxdata[2] = spi.read(1, 0x00)[0]
            # ペリフェラルを選択解除。
            cs(1)
            
            # ペリフェラルを選択。
            cs(0)
            rxdata[3] = spi.read(1, 0x06)[0]
            rxdata[4] = spi.read(1, 0x40)[0]
            rxdata[5] = spi.read(1, 0x00)[0]
            # ペリフェラルを選択解除。
            cs(1)
            
            data0 = ((rxdata[1] & 0x0f) << 8) + rxdata[2]
            data1 = ((rxdata[4] & 0x0f) << 8) + rxdata[5]
            print(rxdata, data0, data1)
            utime.sleep(1)
            
    # ctl-C が押されたときの処理です
    except KeyboardInterrupt:
        # ペリフェラルを選択解除。
        cs(1)
        spi.deinit()

解説：
① 7,8,9行でピンを指定し、11行でSPIの処理を扱うインスタンスを生成します。

② 14行でGP5（７番ピン）をｃｓに指定します。

③ 21行からメインループに入ります。

④ 24～26行でｃｈ０から電圧値を読み取ります。
　
　関数 spi.read(a, data) は１バイトのdataを送信し、a バイトデータを読み出します。
　２章で見たとおり、dataにはchを指定する値をセットします。

　データを読み出す関数には [0] をお尻に付けて、リスト（？）の中身を取り出します。

　要素が１つだけの場合でも”[0]”を付けないと、数値としてはみなされず、型が合っていないとしてエラーになります。

※ここの処理は２章で示したサイト内のArduino用のスケッチが大きな助けとなりました。
　結構はまってしまって、ChatGPTの力を借りたりもしました。
（Pyhtonの基本ができてないので（汗））

⑤　32~34行ではｃｈ１の値を読み取っています。

⑥　38、39行では読み取った値を12ビットのデータに成形し、意味のあるものにしています。

⑦　40行で結果を表示しています。

⑧　48行以降。選択を解除し、SPIバスをオフにします。（終了処理です）

おおよその処理は以上です。

４．動画

　動作のようすを示します。

youtu.be

ボリュームを動かすと、PC画面の数字が変化しています。
A/D変換により値を読み取っているわけですね。(^_^)

以上となります。お付き合い下さり、ありがとうございました。

Tanuki_Bayashin’s diary

電子工作を趣味としています。最近はラズベリーパイPicoというマイコンを使って楽しんでいます

【A/D変換】Raspberry Pi PicoにてMCP3208を動かす

１．はじめに

２．MCP3208について

３．ソースコード

４．動画