Raspberry Pi Expansion Board (X100) (2014/01/04)
ラズベリーパイ用の拡張ボードが昨年の年末に出てきたので早速入手して試してみました。
ボードは www.suptronics.com の Raspberry Pi Expansion Board というもので、英アマゾン や dealextreeme (dx.com) から入手できます。私は dealextreeme (dx.com) に 12月22日に発注して、元旦に到着しました。送料込みで4000円ほどでした。包装が非常に簡素だったため、ピンが少し曲がった状態でしたが、安く入手できたので良しとしましょう。
10インチのLCDディズプレイモジュールも発注したのですが、液晶が割れた状態で到着したので、もしちゃんと(?) 入手できたら、また紹介したいと思います。
今回入手したもの
写真中央のX100 拡張ボードは右側の Raspberry Pi と全く同じ大きさです。拡張ボードの下に付属品を並べています。 USBハブとして Raspberry Pi のUSBポート1つをセルフパワーのUSBポート3つにするコネクタ、Raspberry Pi の HDMI 出力を拡張ボードの HDMI 入力に接続するためのコネクタ、ネジとスペーサ、リセットスイッチをつなぐ2ピンのコネクタが付属します。
Raspberry Pi Expansion Board (X100)
送られてきた X100 拡張ボードには、何も説明書が入っていませんでした。 www.suptronics.com の説明がすべてのようです。まあコネクタに接続すれば動作すると思われます。リアルタイムクロックについては、これを書いている2014/01/04 現在古いカーネルのバージョン(3.6.11)に対応したドライバしか公開されていません。後半でドライバを使わないでリアルタイムクロックを試してみます。
X100 拡張ボードは、Raspberry Pi とGPIOコネクタとリセットスイッチ用コネクタ、プラスチック製のスペーサ2本で固定します。カメラモジュールのケーブルを通す細長い穴も開いています。
基板の裏側に高精度リアルタイムクロックの NXP PCF2129AT が搭載されています。精度は 100 万分の 3 以内ということで、1 年では最大 95 秒の誤差になります。表にはSDカードスロット、裏側にはマイクロSDのカードスロットがあります。SDカードとマイクロSDカードは同時に使えないそうです。ここのSDカードは 「/dev/sda」 でアクセスできました。
AC アダプター
X100 には 6V - 23V を入力として 5V 3A まで供給できる DC-DC 変換器が付いています。今回用意した電源は、12V の ACアダプタ(3.8A)
アナログディスプレイ用のコネクタに液晶ディスプレイを接続しても、ディスプレイの解像度はRaspberry Pi 側で正しく認識出来ました。プロジェクタに接続する場合には便利かもしれません。下の写真では、うっかりACアダプタを接続しないで、MicroUSB側から給電してしまいました。それでも拡張ボードは動作しました。
無線LAN USBアダプタ
Raspberry Pi を 12V の AC アダプタだけを接続する PC として使用することを考えているため、USBポートに無線LANアダプタを接続します。 今回は 150Mbpsの超小型の無線LANアダプタ
$ lsusb
Bus 001 Device 004: ID 0411:01a2 BUFFALO INC. (formerly MelCo., Inc.) WLI-UC-GNM Wireless LAN Adapter [Ralink RT8070]
2013-12-20-wheezy-raspbian でリアルタイムクロックを使う
現在最新の 2013-12-20-wheezy-raspbian はLinux カーネルとしてバージョン 3.10.24 が使われています。 現時点では 3.6.10 用のリアルタイムクロックのドライバを含むカーネル (https://www.suptronics.com/downloads/rtc-3.6.11.tar.gz) は公開されていますが、3.10.24用にコンパイルされたドライバは公開されていません(2014/06/27追記 3.12.22+ でドライバモジュールがサポートされました)。 ここでは、I2Cインターフェイスを通して直接チップのレジスタを読み書きして時刻を読み込んでみます。
カーネル
$ uname -a
Linux raspi512 3.10.24+ #614 PREEMPT Thu Dec 19 20:38:42 GMT 2013 armv6l GNU/Linux
カーネルモジュール
組み込まれているカーネルモジュール
$ lsmod
snd_bcm2835 16165 0
arc4 1683 2
rt2800usb 16720 0
rt2800lib 67495 1 rt2800usb
crc_ccitt 1529 1 rt2800lib
rt2x00usb 11492 1 rt2800usb
snd_soc_bcm2708_i2s 5474 0
regmap_mmio 2806 1 snd_soc_bcm2708_i2s
rt2x00lib 44267 3 rt2x00usb,rt2800lib,rt2800usb
snd_soc_core 131268 1 snd_soc_bcm2708_i2s
regmap_spi 1897 1 snd_soc_core
mac80211 315610 3 rt2x00lib,rt2x00usb,rt2800lib
snd_pcm 81593 2 snd_bcm2835,snd_soc_core
snd_page_alloc 5156 1 snd_pcm
regmap_i2c 1645 1 snd_soc_core
snd_compress 8076 1 snd_soc_core
snd_seq 53769 0
snd_timer 20133 2 snd_pcm,snd_seq
cfg80211 209273 2 mac80211,rt2x00lib
snd_seq_device 6473 1 snd_seq
rfkill 19138 2 cfg80211
leds_gpio 2059 0
led_class 3688 2 leds_gpio,rt2x00lib
snd 61291 7 snd_bcm2835,snd_soc_core,snd_timer,snd_pcm,snd_seq,snd_seq_device,snd_compress
/etc/modules
/etc/modules には起動時にロードするカーネルモジュールが記述されています。
# /etc/modules: kernel modules to load at boot time. # # This file contains the names of kernel modules that should be loaded # at boot time, one per line. Lines beginning with "#" are ignored. # Parameters can be specified after the module name. snd-bcm2835
/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf
/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf には、ほとんどのユーザは使うことが無いため、起動時にロードしないカーネルモジュールを記載しています。
# blacklist spi and i2c by default (many users don't need them) blacklist spi-bcm2708 blacklist i2c-bcm2708
モジュールの設定変更
/etc/modules の変更
i2c-bcm2708 と i2c-dev を追加します。i2c-dev を組み込むとデバイスファイル /dev/i2c* ができます。
# /etc/modules: kernel modules to load at boot time. # # This file contains the names of kernel modules that should be loaded # at boot time, one per line. Lines beginning with "#" are ignored. # Parameters can be specified after the module name. snd-bcm2835 i2c-bcm2708 i2c-dev
/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf の変更
i2c-bcm2708 を使うため、「blacklist i2c-bcm2708」 をコメントアウトします。
# blacklist spi and i2c by default (many users don't need them)
blacklist spi-bcm2708
# blacklist i2c-bcm2708
reboot して確認 (Expansion Board 無し)
カーネルモジュールの確認
i2c_dev と i2c_bcm2708 が確認できます。
$ lsmod
Module Size Used by
i2c_dev 5557 0
snd_bcm2835 16165 0
arc4 1683 2
rt2800usb 16720 0
snd_soc_bcm2708_i2s 5474 0
regmap_mmio 2806 1 snd_soc_bcm2708_i2s
rt2800lib 67495 1 rt2800usb
crc_ccitt 1529 1 rt2800lib
rt2x00usb 11492 1 rt2800usb
rt2x00lib 44267 3 rt2x00usb,rt2800lib,rt2800usb
snd_soc_core 131268 1 snd_soc_bcm2708_i2s
regmap_spi 1897 1 snd_soc_core
snd_pcm 81593 2 snd_bcm2835,snd_soc_core
snd_page_alloc 5156 1 snd_pcm
regmap_i2c 1645 1 snd_soc_core
mac80211 315610 3 rt2x00lib,rt2x00usb,rt2800lib
snd_compress 8076 1 snd_soc_core
snd_seq 53769 0
snd_timer 20133 2 snd_pcm,snd_seq
snd_seq_device 6473 1 snd_seq
cfg80211 209273 2 mac80211,rt2x00lib
rfkill 19138 2 cfg80211
leds_gpio 2059 0
led_class 3688 2 leds_gpio,rt2x00lib
snd 61291 7 snd_bcm2835,snd_soc_core,snd_timer,snd_pcm,snd_seq,snd_seq_device,snd_compress
i2c_bcm2708 3949 0
i2c-tools のインストール
i2c-tools がインストールされていないことを確認
$ dpkg -l |grep i2c
i2c-tools のパッケージを確認
$ apt-cache search i2c-tools
i2c-tools - heterogeneous set of I2C tools for Linux
pypy-smbus-cffi - This Python module allows SMBus access through the I2C /dev
i2c-tools のインストール
$ sudo apt-get install i2c-tools
Reading package lists... Done
Building dependency tree
Reading state information... Done
The following packages were automatically installed and are no longer required:
icelib libblas3gf liblapack3gf
Use 'apt-get autoremove' to remove them.
Suggested packages:
libi2c-dev python-smbus
The following NEW packages will be installed:
i2c-tools
0 upgraded, 1 newly installed, 0 to remove and 8 not upgraded.
Need to get 59.5 kB of archives.
After this operation, 223 kB of additional disk space will be used.
Get:1 https://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ wheezy/main i2c-tools armhf 3.1.0-2 [59.5 kB]
Fetched 59.5 kB in 1s (32.0 kB/s)
Selecting previously unselected package i2c-tools.
(Reading database ... 62660 files and directories currently installed.)
Unpacking i2c-tools (from .../i2c-tools_3.1.0-2_armhf.deb) ...
Processing triggers for man-db ...
Setting up i2c-tools (3.1.0-2) ...
/run/udev or .udevdb or .udev presence implies active udev. Aborting MAKEDEV invocation.
インストールされたコマンド
$ ls -l /usr/sbin/i2c*
-rwxr-xr-x 1 root root 14912 Jul 27 2012 /usr/sbin/i2cdetect
-rwxr-xr-x 1 root root 19328 Jul 27 2012 /usr/sbin/i2cdump
-rwxr-xr-x 1 root root 14444 Jul 27 2012 /usr/sbin/i2cget
-rwxr-xr-x 1 root root 18268 Jul 27 2012 /usr/sbin/i2cset
デバイスファイルの確認
$ ls -l /dev/i2c*
crw-rw---T 1 root i2c 89, 0 Jan 3 17:24 /dev/i2c-0
crw-rw---T 1 root i2c 89, 1 Jan 3 17:24 /dev/i2c-1
i2c バスのスキャン
Raspberry Pi単体では、何も接続していないのでどちらのバスも何も検出されません。
$ i2cdetect -l i2c-0 unknown bcm2708_i2c.0 N/A i2c-1 unknown bcm2708_i2c.1 N/A $ sudo i2cdetect 0 WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse! I will probe file /dev/i2c-0. I will probe address range 0x03-0x77. Continue? [Y/n] y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- -- $ sudo i2cdetect 1 WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse! I will probe file /dev/i2c-1. I will probe address range 0x03-0x77. Continue? [Y/n] y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- --
reboot して確認 (Expansion Board 有り)
Raspberry Pi に X100 Expansion Board を接続して再起動します。
カーネルモジュールの確認
i2c_dev と i2c_bcm2708 が確認できます。
$ lsmod
Module Size Used by
i2c_dev 5557 0
snd_bcm2835 16165 0
arc4 1683 2
rt2800usb 16720 0
snd_soc_bcm2708_i2s 5474 0
regmap_mmio 2806 1 snd_soc_bcm2708_i2s
rt2800lib 67495 1 rt2800usb
crc_ccitt 1529 1 rt2800lib
rt2x00usb 11492 1 rt2800usb
rt2x00lib 44267 3 rt2x00usb,rt2800lib,rt2800usb
snd_soc_core 131268 1 snd_soc_bcm2708_i2s
regmap_spi 1897 1 snd_soc_core
snd_pcm 81593 2 snd_bcm2835,snd_soc_core
snd_page_alloc 5156 1 snd_pcm
regmap_i2c 1645 1 snd_soc_core
mac80211 315610 3 rt2x00lib,rt2x00usb,rt2800lib
snd_compress 8076 1 snd_soc_core
snd_seq 53769 0
snd_timer 20133 2 snd_pcm,snd_seq
snd_seq_device 6473 1 snd_seq
cfg80211 209273 2 mac80211,rt2x00lib
rfkill 19138 2 cfg80211
leds_gpio 2059 0
led_class 3688 2 leds_gpio,rt2x00lib
snd 61291 7 snd_bcm2835,snd_soc_core,snd_timer,snd_pcm,snd_seq,snd_seq_device,snd_compress
i2c_bcm2708 3949 0
i2c バスのスキャン
今回は Raspberry Pi に X100 Expansion Board を接続しているため、I2Cバスの 1 番側にデバイスが検出されました。チップアドレスの 0x51 はリアルタイムクロック(PCF2129AT) です。 リアルタイムクロック用のドライバがなくてもデバイスとして認識できます。
$ i2cdetect -l i2c-0 unknown bcm2708_i2c.0 N/A i2c-1 unknown bcm2708_i2c.1 N/A $ sudo i2cdetect 0 WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse! I will probe file /dev/i2c-0. I will probe address range 0x03-0x77. Continue? [Y/n] y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- -- $ sudo i2cdetect 1 WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse! I will probe file /dev/i2c-1. I will probe address range 0x03-0x77. Continue? [Y/n] y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- 51 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- --
i2c-tools で時刻を読む
I2Cバスの 1 番、チップアドレスの 0x51 ということがわかったので、I2Cインターフェイスを通して直接チップのレジスタを読み書きして時刻を読み込んでみました。レジスタ番号 0x03 から 0x09 に年月日時分秒が格納されているので、それを読んで表示するスクリプトです。 リアルタイムクロックに使われているNXP 2129ATのデータシート(PCF2129AT.pdf)にレジスタの使い方が記載されています。
$ cat getrtc.sh
#!/bin/sh
Y=`i2cget -y 1 0x51 0x09 b`
M=`i2cget -y 1 0x51 0x08 b`
D=`i2cget -y 1 0x51 0x06 b`
h=`i2cget -y 1 0x51 0x05 b`
m=`i2cget -y 1 0x51 0x04 b`
s=`i2cget -y 1 0x51 0x03 b`
echo "year : $Y"
echo "month: $M"
echo "day : $D"
echo "hour : $h"
echo "min : $m"
echo "sec : $s"
実行
値は BCD 形式で返ります。4ビットで 1 桁を表しているため、16進表記でもそのまま10進数として読めます。 以下の例では2014年01月04日00時03分56秒となります。
$ sudo ./getrtc.sh
year : 0x14
month: 0x01
day : 0x04
hour : 0x00
min : 0x03
sec : 0x56
時刻の書き換えはデータアドレス(0x03 から 0x09)に対して「i2cset」コマンドで値を書き込めば設定できます。下の例は0時を1時に変更しています。再度読み込むと2014年01月04日01時04分26秒のように変更されていることが確認できます。
$ sudo i2cset -y 1 0x51 0x05 0x01 jun@raspi512 ~ $ sudo ./getrtc.sh year : 0x14 month: 0x01 day : 0x04 hour : 0x01 min : 0x04 sec : 0x26
今日(2014/01/04)現在は、システムクロックとして使えていませんが、そのうち対応されるでしょう。カーネルの3.11以降は、PCF2127/2129用のドライバが標準でLinuxのカーネルのソースに含まれているので、待つことにします。
