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2023-09-28

ラズベリーパイの用途で定番化している、LED基盤を装着し光らせる（いわゆるLチカ）のメモ。

今回利用したLED基盤はこちら。制御ボードY59116Fに4つのLEDランプが装着されている。

https://www.tij.co.jp/product/jp/TLC59116F

２本の赤コードをマイクロSD側のGPIO末端（矢印のついているほうはHDMI側）にそれぞれ刺し、その後ろに残る５本の端子を、緑を先頭に刺す。

今回使用したRaspberry PIは3B+、Raspberry Pi OS Lite 2021-05-07版。

GPIOを介したI2C制御信号で制御するので、raspi-configでI2Cを有効にする。

sudo -s
raspi-config

Advanced Settings -> P5 I2C を Enebledにする。

再起動

必要なソフトウェアのインストール

sudo -s

apt install i2c-tools libi2c-dev python3-rpi.gpio python3-dev python3-pip

pip install smbus

I2C-LED基盤を認識しているかチェック

sudo -s

i2cdetect -y 1

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: 60 -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- 6b -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

0x60番が存在していればOK。この60番にI2Cコマンドを送ることで、LEDがついたり消えたりする。

最初はSleep状態なので、以下初期化コマンドを送信してWake UPさせる。

i2cset -y 1 0x60 0x00 0x00

各ランプのON/OFF

0x14がLED1、0x17がLED4。これに0xFFを書き込むとランプON（＝輝度が設定されていれば光る）、0X00を書き込むとランプOFF。

i2cset -y 1 0x60 0x14 0xff #led 1 on
i2cset -y 1 0x60 0x15 0xff #led 2 on
i2cset -y 1 0x60 0x16 0xff #led 3 on
i2cset -y 1 0x60 0x17 0xff #led 4 on

各ランプの輝度の設定

上記で各ランプをONしても、輝度を設定していないとゼロ（未点灯）なので、輝度を自由に設定する。
紛らわしいのは、RGBの並びではなく、BRGの並びであるということ。0x02がLED1のB(ブルー)ランプ、0x10がLED4のG(グリーン)ランプ。全12の輝度設定。(RGB×LED4個=12)。

0x00で輝度ゼロ（消灯）、0xFFで輝度マックス。マックスは目がやられるレベルで眩しいので注意。

i2cset -y 1 0x60 0x02 0xff #led 1 B 輝度MAX
i2cset -y 1 0x60 0x03 0xff #led 1 R 輝度MAX
i2cset -y 1 0x60 0x04 0xff #led 1 G 輝度MAX

i2cset -y 1 0x60 0x06 0xff #led 2 B 輝度MAX
i2cset -y 1 0x60 0x07 0xff #led 2 R 輝度MAX
i2cset -y 1 0x60 0x08 0xff #led 2 G 輝度MAX

i2cset -y 1 0x60 0x0a 0xff #led 3 B 輝度MAX
i2cset -y 1 0x60 0x0b 0xff #led 3 R 輝度MAX
i2cset -y 1 0x60 0x0c 0xff #led 3 G 輝度MAX

i2cset -y 1 0x60 0x0e 0xff #led 4 B 輝度MAX
i2cset -y 1 0x60 0x0f 0xff #led 4 R 輝度MAX
i2cset -y 1 0x60 0x10 0xff #led 4 G 輝度MAX

点滅させるには、これらコマンドを組み合わせて自動で打たせればよい。I2Cは、Pythonと、C言語のインタフェースが用意されている。まずはPythonで書いてみる。

import smbus
import time

count = 0

i2c = smbus.SMBus(1)
addr = 0x60

i2c.write_byte_data(addr, 0x00, 0x00) #ALL LED INIT

i2c.write_byte_data(addr, 0x17, 0xff) #LED4 ON

while True:
  if count % 2 == 0:
    i2c.write_byte_data(addr, 0x0f, 0x22) #LED4-R Level 0x22
  else:
    i2c.write_byte_data(addr, 0x0f, 0x00) #LED4-R Level 0x00(Off)

  time.sleep(1)

  count = count + 1
  print(count)

  if count >= 10:
    break

LED4のRランプを輝度0x22で光らせる・消すを1秒おきに交互に繰り返すことで、点滅を実現している。

実行結果

python3 i2c-led-blink.py

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全く同じことを、C言語ライブラリを用いても行える。ファイルディスクリプタに命令を書き込むだけ。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/i2c-dev.h>

int main(int argc, char **argv) {

  int fd, i; unsigned char reg,arg[2];

  if( (fd = open("/dev/i2c-1", O_RDWR )) < 0) {
    fprintf(stderr, "Faild to open /dev/i2c-1 as fd\n");
    return (-1);
  }

  reg = 0x60;

  if(ioctl(fd, I2C_SLAVE, reg) < 0) {
    fprintf(stderr, "Unable to get bus access to talk to slave 0x%02X\n", reg);
    close(fd);
    return (-1);
  }

  arg[0] = 0x00;
  arg[1] = 0x00;

  if(write(fd, arg, 2) != 2) { /* ALL LED INIT */
    fprintf(stderr, "Error writing to i2c slave %02x %02x\n", arg[0], arg[1]);
    close(fd);
    return (-1);
  }

  arg[0] = 0x17;
  arg[1] = 0xff;

  if(write(fd, arg, 2) != 2) { /* LED4 ON */
    fprintf(stderr, "Error writing to i2c slave %02x %02x\n", arg[0], arg[1]);
    close(fd);
    return (-1);
  }

  for(i = 0; i < 10; i++) {
    arg[0] = 0x0f;
    if(i % 2 == 0) {
      arg[1] = 0x22; /* LED4-R Level 0x22 */
    }
    else {
      arg[1] = 0x00; /* LED4-R Level 0x00(Off) */
    }
    if(write(fd, arg, 2) != 2) {
      fprintf(stderr, "Error writing to i2c slave %02x %02x\n", arg[0], arg[1]);
      close(fd);
      return (-1);
    }
    fprintf(stdout, "%d\n", i + 1);
    sleep(1);
  }

  close(fd);

  return 0;
}

コンパイル、実行

gcc i2c-led-blink.c

./a.out

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