Rasp-Hack-MCP230XX-Librairie

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Point de départ

Nous vous avons montré comment brancher le MCP23017... nous n'allons pas vous laisser là avec le circuit et un "bonne chance".

Nous allons maintenant nous pencher sur la bibliothèque pour le MCP23008 et MCP23017 disponible sur le dépôt GitHub Python pour Raspberry produit par d'AdaFruit. Le plus facile, c'est d'utiliser WebIDE, l'environnement super pratique d'AdaFruit, qui pointe déjà automatiquement sur le dépôt GitHub d'AdaFruit.

Une fois que vous avez ouvert WebIDE dans votre Navigateur, vous pouvez simplement cliquer sur les répertoires et noms suivants dans la barre de navigation à gauche:

  1. Adafruit-Raspberry-Pi-Python-Code
  2. Adafruit_MCP230xx
  3. Adafruit_MCP230xx.py

Vous devriez alors avoir une vue ressemblant à celle-ci:

{{{2}}}
Crédit: AdaFruit Industries www.adafruit.com

Si vous ne disposez de WebIDE, vous pouvez télécharger toute la bibliothèque directement depuis le dépôt GitHub d'AdaFruit

Le fichier Adafruit_MCP230xx.py contient à la fois:

  • La définition de classes "wrapper" permettant de communiquer facilement avec le MCP23008 et MCP23017
  • Le programme de test

De sorte que si vous exécutez la commande... 

sudo ./Adafruit_MCP230xx.py

Vous exécuter aussi le programme de test.

Si cette approche coule de source pour les codeurs Python expérimentés, ce n'est pas forcement une approche aisée pour les nouveaux venus... ainsi, je vous propose de créer le programme mcp23017_test.py pour faciliter votre expérimentation.

mcp23017_test.py

Créer mcp23017_test.py

Après avoir téléchargé la bibliothèque python depuis GitHub, ouvrez un terminal (ou session XTerm) et rendez vous dans le répertoire Adafruit-Raspberry-Pi-Python-Code/Adafruit_MCP230xx.

Vous devez y voir le fichier Adafruit_MCP230xx.py.

Depuis cet emplacement, taper la commande suivante pour commencer l'édition du fichier mcp23017_test.py 

nano mcp23017_test.py

= Le code

Une fois dans l'éditeur nano, encodez le code suivant: 

#!/usr/bin/python
# -*- encoding: utf8 -*-
from Adafruit_MCP230xx import *

# ***************************************************
# Utiliser num_gpios=8 pour un MCP23008 
# ou  num_gpios=16 pour un MCP23017!
# ***************************************************
# mcp = Adafruit_MCP230XX(address = 0x20, num_gpios = 8) # MCP23008
mcp = Adafruit_MCP230XX(address = 0x20, num_gpios = 16) # MCP23017

# Déclarer les broches 0, 1 et 2 comme sortie (vous pouvez faire de même pour les broches de 0 à 15)
mcp.config(0, mcp.OUTPUT)
mcp.config(1, mcp.OUTPUT)
mcp.config(2, mcp.OUTPUT)

# Déclarer la broche 3 comme entrée (input) et activer la résistance pullup
mcp.config(3, mcp.INPUT)
mcp.pullup(3, 1)

# Lire l'état de la broche 3 et afficher le résultat
print "Pin 3 = %d" % (mcp.input(3) >> 3)

# Changer l'état de la broche 0 
print "Clignoter la broche 0 (CTRL+C pour quitter)"
while (True):
  mcp.output(0, 1) # Mettre la broche 0 à l'état HAUT/High
  time.sleep(1);
  mcp.output(0, 0) # Mettre la broche 0 à l'état BAS/Low
  time.sleep(1);

Sauvez le code et quitter nano

Exécuter

Avant d'exécuter le programme de test, il faut rendre le fichier exécutable 

sudo chmod +x mcp23017_test.py

Vous pouvez finalement exécuter le programme à l'aide de la commande 

sudo ./mcp23017_test.py
Il faut utiliser un sudo pour permettre au programme d'accéder au GPIO

Créer une instance de Adafruit_MCP230xx

Pour créer une instance de la classe "wrapper" qui permet d'accéder au MCP230xx, vous devez retirer le commentaire d'une des deux se trouvant au début du code ci dessous. Il y deux lignes d'initialisation possible parce qu'il y a deux versions du Raspberry Pi. La première version (avant la révision Modèle B et 512MB SDRAM) utilisait la ligne I2C0, tandis que le dernier modèle B (avec 512MB SDRAM) utilise la ligne I2C1.

C'est la raison de l'existence du premier paramètre busnum.

Le paramètre address permet d'indiquer l'adresse du MCP23017 en notation hexadécimal. En partant du principe que les 3 lignes d'adresses du MCP23017 sont branchées à la masse/GND, l'adresse du MCP23017 est 0x20 (qui est l'adresse de base).

Le paramètre num_gpios indique le nombre de broches d'entrée/sortie (GPIO) disponible sur le module MCP230xx. Puisqu'il s'agit d'un MCP23017, nous avons donc 16 broches. 

# Utiliser busnum = 0 pour les Raspberry plus ancien (avant la version 512MB)
#mcp = Adafruit_MCP230XX(busnum = 0, address = 0x20, num_gpios = 16)
  
# Utiliser busnum = 1 pour les nouveaux Raspberry (avec 512MB de RAM)
mcp = Adafruit_MCP230XX(busnum = 1, address = 0x20, num_gpios = 16)

Addresse du MCP230xx

Comme indiqué ci-dessus, l'adresse par défaut d'un MCP23017 est 0X20 si toutes les lignes d'adresses sont raccordées à la masse.

Si vous voulez utiliser une configuration des broches d'adresse différente, vous pouvez ouvrir la fiche technique pour voir comment fonctionne le schéma d'adressage (fiche technique du MCP23017 ou la fiche technique du MCP23008.)

Pour le MCP23017, il s'agit des broches A0, A1, 02 correspondant aux broches numéro 15, 16, 17.

{{{2}}}
Crédit: AdaFruit Industries www.adafruit.com

Les broches d'adresses peuvent être soit:

  • Activé: dont la broche est placée à l'état HAUT, dit HIGH en raccordant la broche sur la tension d'alimentation du MCP23017.
    Si votre MCP est alimenté en +5V, ce sera +5V. S'il est alimenté en 3.3v, ce sera 3.3v.
  • Désactivé: dont la broche est placée à l'état BAS, dit LOW en raccordant la broche sur la masse/GND.

En fonction de la combinaison de raccordement du MCP23017, vous obtiendrez une nouvelle adresse sur le BUS I2C.

Rasp-Hack-MCP23017-Adresses.jpg

Numéro des broches

MCP23008

Le MCP23008 à 8 broches d'entrée/sorties - A0 à A7.

A0 est appelé 0 dans la bibliothèque/librairie, et A7 est appelé 7 (les autres broches suivent le même schéma).

MCP23017

Le MCP23017 à 16 broches d'entrée/sortie - de A0 à A7 + B0 à B7.

A0 est appelé 0 dans la bibliothèque/librairie, et la broche A7 est appelée 7.

La numérotation continue ensuite pour la broche B0 qui s'appelle 8 et pour finir, la broche B7 s'appelle la broche 15

Activer une broche en entrée

Vous activer une broche en entrée, il faut activer/désactiver la résistance pullup interne et et initialiser la broche en entrée à l'aide du code suivant: 

# Initialise la broche 3 en entrée ("''input''" comme disent les anglophones)
# et activation de la résistance pullup
mcp.pullup(3, 1)

# Lecture de la broche 3 et affichage du résultat
print "%d: %x" % (3, mcp.input(3) >> 3)

Le seconde ligne lit la broche 3, et décale la valeur de 3 bits sur la gauche (shift left) nous aurons donc une valeur égale à 0 ou 1 en fonction de l'état de la broche d'entrée (si elle est à l'état logique haut/high ou bas/low).

Le résultat affiché sera donc quelque-chose comme "3: 0" ou "3: 1" (en fonction de l'état de la broche).

Résistance PullUp?

Qu'est-ce donc qu'une résitance PullUp?

Le schéma ci-dessous présente le principe d'un montage Pull-Up (avec une alimentation de 5V). Ce n'est pas celui utilisé dans le MCP23017 mais le principe est le même.

{{{2}}}
Crédit: AdaFruit Industries www.adafruit.com

Admettons que:

  1. Le Switch soit un bouton poussoir que vous ayez raccordé sur l'entrée 3 de votre MCP23017.
  2. La résistance Pull-Up est la résistance de 10Ko mentionné sur le graphique
  3. ... et l'état de l'entrée 3 est lue (de façon interne) à l'emplacement P2.

Pull-up signifie "tirer vers le haut"... ce qui est le comportement de ce montage.

  • Si personne ne pousse sur le bouton, le potentiel de l'emplacement P2 est tiré vers +5V (P2 étant raccordé sur +5V via la résistance Pull-up de 10Ko).
    L'entrée du MCP est donc à l'état Haut/High.
  • Si le bouton Switch est pressé, alors le potentiel est P2 est attiré à la masse/GND (par le chemin le plus court)...
    L'entrée du MCP est donc à l'état bas... et comme il y a une résistance de 10Ko entre +5V et la masse, nous n'avons pas de court-circuit :-)

Pour en savoir plus sur les résistance pullup et pulldown, vous pouvez consulter notre article Entrée Bouton - Résistance pull-up, pull-down et déparasitage sur le Blog de MCHobby. Cette article est écrit pour Arduino (en 5.0V) mais s'applique tout aussi bien aux techniques 3.3v.

Activer une broche comme sortie

Pour activer une broche comme une sortie ("output" en anglais), vous avez besoin d'utiliser deux lignes de code: 

# Activer la broche 0 comme sortie/output
# (vous pouvez initialiser les broches de 0 à 15 de cette facon)
mcp.config(0, OUTPUT)

# assigner la sortie 0 - état haut/High
mcp.output(0, 1)  

# Assigner la sortie 0 - état bas/Low
mcp.output(0, 0)

C'est tout ce qu'il faut faire! Le code d'exemple essaye de basculer la broche GPIO aussi vite que possible... et si vous y branchez un oscilloscope vous devriez voir quelquechose comme ce qui suit:

{{#Widget:Iframe |url=http://www.youtube.com/embed/zBuMJ-R40N0 |width=420 |height=315 |border=0 }}

Source: AdaFruit Industries, liens direct: sur YouTube

Vitesse Max

Sur base du code d'exemple, nous apprenons qu'il est possible de basculer une seule broche du GPIO à 300 Hertz (un changement d'état toutes les 0.00333 secondes).

Cette fréquence maximum dépend:

  1. de la charge de votre système d'exploitation,
  2. de l'optimisation du programme
  3. mais aussi du nombre de composants et ordres qui passent sur le bus I2C.

Interruption et Callback

Dans l'état actuel, la bibliothèque ne supporte aucun type de d'interruption matériel (puisque le MCP est capable d'émettre un signal d'interruption) ou fonctionnalité de type callback (Callback = rappel de fonction sur base d'un événement). La bibliothèque supporte uniquement la méthode de polling (Polling = opération d'interrogration pour lire l'état des broches, voir aussi cet article sur Wikipedia)!

Source: MCP230xx GPIO Expander on the Raspberry Pi créé par Kevin Townsend pour www.adafruit.com

Traduit , corrigé et augmenté par Meurisse D. pour MCHobby.be Toute référence, mention ou extrait de cette traduction doit être explicitement accompagné du texte suivant : «  Traduction par MCHobby (www.MCHobby.be) - Vente de kit et composants » avec un lien vers la source (donc cette page) et ce quelque soit le média utilisé.

L'utilisation commercial de la traduction (texte) et/ou réalisation, même partielle, pourrait être soumis à redevance. Dans tous les cas de figures, vous devez également obtenir l'accord du(des) détenteur initial des droits. Celui de MC Hobby s'arrêtant au travail de traduction proprement dit.

Traduit avec l'autorisation d'AdaFruit Industries - Translated with the permission from Adafruit Industries - www.adafruit.com

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