Raspberry Pi и Pi4J. Урок 10. Работа с Цифро-аналоговым преобразователем/ЦАП MCP4725

ЦАП MCP4725 — это 12-разрядный цифро-аналоговый преобразователь управляемый через I2C. Так как мини компьютеры Raspberry Pi, Banana Pi, Orange Pi, Nano Pi, Odroid и т.п. имеют встроенного ЦАП, MCP4725 может быть использован, чтобы получить точный аналоговый сигнал.

В Pi4J есть библиотека для работы с ЦАП MCP4725 по I2C/TWI из Java на Raspberry Pi, Banana Pi, Orange Pi, Nano Pi и Odroid. Все классы и интерфейсы находятся в пакете com.pi4j.gpio.extension.mcp.*;.

Пока не все возможности ЦАП MCP4725 реализованы, нет возможности записывать данные в EEPROM — эта функция позволяет ЦАП MCP4725 самостоятельно сохранять значения данных и восстанавливать их при включении питания.

Содержание

1 Класс DacGpioProviderBase
2 Класс MCP4725GpioProvider
3 Класс MCP4725Pin
- 3.1 createAnalogOutputPin(int, String)
4 Схема подключения ЦАП MCP4725 к Orange Pi
5 Примеры программ с ЦАП MCP4725 на Pi4J
- 5.1 Генерация прямоугольной волны/Меандр
  - 5.1.1 Результат
- 5.2 Генерация синусоиды
  - 5.2.1 Результат
6 Материалы
7 Похожие записи

Класс DacGpioProviderBase

Этот базовый поставщик GPIO определяет требуемые интерфейсы и реализует базовую функциональность для микросхем расширения ЦАП (цифро-аналоговых) как родные выводы Pi4J GPIO.

DacGpioProviderBase(Pin[])

Конструктор по умолчанию.

public DacGpioProviderBase(Pin[] pins)

1	public DacGpioProviderBase(Pin[] pins)

Параметры
pins — совокупность всех выводов GPIO, используемых с реализацией этого поставщика ЦАП.
Возвращает
новый экземпляр DacGpioProviderBase

setPercentValue(Pin, Number)

Устанавливает текущее значение в процентах от доступного диапазона вместо необработанного значения.

public void setPercentValue(Pin pin, Number percent)

1	public void setPercentValue(Pin pin, Number percent)

Параметры
pin — вывод GPIO.
percent — процентное значение от 0 до 100.

setPercentValue(GpioPinAnalogOutput, Number)

Устанавливает текущее аналоговое значение в процентах от доступного диапазона вместо необработанного значения (масштабированное число в диапазоне значений АЦП).

public void setPercentValue(GpioPinAnalogOutput pin, Number percent)

1	public void setPercentValue(GpioPinAnalogOutput pin, Number percent)

Параметры
pin — вывод GPIO.
percent — процентное значение от 0 до 100.

setValue(Pin, Number)

Устанавливает аналоговое выходное значение (необработанное значение) на выходной контакт ЦАП.

public void setValue(Pin pin, Number value)

1	public void setValue(Pin pin, Number value)

Параметры
pin — номер пина ЦАП.
value — необработанное значение для отправки на ЦАП.

shutdown()

Этот метод используется платформой для отключения экземпляра ЦАП. Этот метод также закроет шину I2C для подключенного ЦАП.

public void shutdown()

1	public void shutdown()

setShutdownValue(Number, Pin … )

Устанавливает значение отключения, которое ЦАП должен применять к данному выводу GPIO, когда экземпляр класса уничтожается.

public void setShutdownValue(Number value, Pin ... pin)

1	public void setShutdownValue(Number value, Pin ... pin)

Параметры
value — значение отключения, применяемое к данному выводу (-ам).
pin — вывод аналогового выхода (один или несколько выводов).

getShutdownValue(Pin)

Возвращает значение отключения, которое ЦАП должен применять к указанному выводу GPIO при уничтожении класса.

public Number getShutdownValue(Pin pin)

1	public Number getShutdownValue(Pin pin)

Параметры
pin — аналоговый выход.
Возвращает
значение отключения, применяемое к данному выводу.

setShutdownValue(Number, GpioPinAnalogOutput …)

public void setShutdownValue(Number value, GpioPinAnalogOutput ... pin)

1	public void setShutdownValue(Number value, GpioPinAnalogOutput ... pin)

getShutdownValue(GpioPinAnalogOutput)

Возвращает значение отключения, которое ЦАП должен применять к указанному выводу GPIO при уничтожении класса.

public Number getShutdownValue(GpioPinAnalogOutput pin)

1	public Number getShutdownValue(GpioPinAnalogOutput pin)

Параметры
pin — аналоговый выход.
Возвращает
значение отключения, применяемое к данному выводу.

Класс MCP4725GpioProvider

Этот GPIO провайдер расширяет абстрактный класс DacGpioProviderBase и реализует интерфейс DacGpioProvider, для работы с пином MCP4725, как с родным пином Pi4J.

MCP4725GpioProvider(int, int)

Это конструктор по умолчанию.

public MCP4725GpioProvider(int busNumber, int address) throws UnsupportedBusNumberException, IOException

1	public MCP4725GpioProvider(int busNumber, int address) throws UnsupportedBusNumberException, IOException

Параметры
busNumber — номер шины.
address — I2C адрес устройства.
Возвращает
новый экземпляр MCP4725GpioProvider
Бросает
UnsupportedBusNumberException — если данный номер шины не поддерживается базовой системой.
IOException — если сообщение с шиной I2C не работает.

MCP4725GpioProvider(I2CBus, int)

Это альтернативный конструктор, который можно использовать для создания экземпляра MCP4725.

public MCP4725GpioProvider(I2CBus bus, int address) throws IOException

1	public MCP4725GpioProvider(I2CBus bus, int address) throws IOException

Параметры
busNumber — I2C шина.
address — I2C адрес устройства.
Возвращает
новый экземпляр MCP4725GpioProvider
Бросает
IOException — если сообщение с шиной I2C не работает.

setValue(Pin, double)

Устанавливает аналоговое выходное значение на выходной контакт на ЦАП.

public void setValue(Pin pin, double value)

1	public void setValue(Pin pin, double value)

Параметры
pin — номер пина ЦАП.
value — необработанное значение для отправки на ЦАП. (Между: 0..4095).

getName()

Получает имя экземпляра поставщика ЦАП.

public String getName()

1	public String getName()

Возвращает
имя экземпляра поставщика ЦАП.

shutdown()

Этот метод используется платформой для отключения экземпляра ЦАП MCP4725. Этот метод также закроет шину I2C для подключенного MCP4725.

public void shutdown()

1	public void shutdown()

getMinSupportedValue()

Возвращает минимальное поддерживаемое аналоговое значение ЦАП.

public double getMinSupportedValue()

1	public double getMinSupportedValue()

Возвращает
минимальное поддерживаемое аналоговое значение.

getMaxSupportedValue()

Возвращает максимальное поддерживаемое аналоговое значение для реализации ЦАП. (Например, максимальное значение 10-разрядного АЦП составляет 1023, а максимальное значение 12-разрядного АЦП — 4095.

public double getMaxSupportedValue()

1	public double getMaxSupportedValue()

Возвращает
максимальное поддерживаемое аналоговое значение.

Класс MCP4725Pin

Этот провайдер GPIO реализует 12-разрядный цифро-аналоговый преобразователь MCP4725 в качестве собственных выводов GPIO Pi4J. MCP4725 подключен через I2C к Raspberry Pi и имеет 1 аналоговый выход GPIO.

createAnalogOutputPin(int, String)

Создаёт и возвращает новый экземпляр класса PinImpl, для работы с аналоговым выводом MCP4725.

private static Pin createAnalogOutputPin(int address, String name)

1	private static Pin createAnalogOutputPin(int address, String name)

Параметры
address — номер вывода.
name — имя пина.
Возвращает
новый экземпляр класса PinImpl.

Схема подключения ЦАП MCP4725 к Orange Pi

MCP4725 можно подключить на любой доступный I2C порт.

Примеры программ с ЦАП MCP4725 на Pi4J

Генерация прямоугольной волны/Меандр

Приведённая ниже программа генерирует прямоугольную волну (Меандр), а для проверки использовал цифровой осциллограф DSO138. Для отправки данных на чип использовалась функция setValue().

import com.pi4j.gpio.extension.base.DacGpioProvider;
import com.pi4j.gpio.extension.mcp.MCP4725GpioProvider;
import com.pi4j.gpio.extension.mcp.MCP4725Pin;
import com.pi4j.io.gpio.GpioController;
import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;
import com.pi4j.io.gpio.GpioPinAnalogOutput;
import com.pi4j.io.i2c.I2CBus;
import com.pi4j.util.Console;

public class MCP4725SquareWave {

  public static void main(String args[]) throws Exception {
    System.out.println("<--Pi4J--> MCP4725 DAC Example ... started.");
    final Console console = new Console();
    console.promptForExit();
    /*
     * создаем gpio контроллер
     */
    GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();

    /*
     * создаем пользовательский provider GPIO MCP4725
     */
    final DacGpioProvider provider = new MCP4725GpioProvider(I2CBus.BUS_0, MCP4725GpioProvider.MCP4725_ADDRESS_1);

    /*
     * создаём аналоговый выходной пин от MCP4725
     */
    final GpioPinAnalogOutput output = gpio.provisionAnalogOutputPin(provider, MCP4725Pin.OUTPUT);

    /*
     * устанавливаем начальное значение (значение запуска) для выходного вывода
     */
    output.setValue(0);

    /*
     * устанавливаем значение выключения для выходного вывода
     */
    provider.setShutdownValue(MCP4725GpioProvider.MAX_VALUE, output);

    new Thread() {
      @Override
      public void run() {
        /*
         * генерируем прямоугольную волну на выходе
         */
        while (console.isRunning()) {
          output.setValue(provider.getMaxSupportedValue());
          mySleep(1);
          output.setValue(provider.getMinSupportedValue());
          mySleep(1);
        }

      }

      private void mySleep(long milis) {
        try {
          sleep(milis);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }.start();

    console.waitForExit();
    /*
     * останавливаем все действия / потоки GPIO, отключая контроллер GPIO (этот
     * метод принудительно завершает работу всех потоков мониторинга GPIO и
     * запланированных задач)
     */
    gpio.shutdown();

    System.out.println("Exiting MCP4725GpioExample");
  }
}

import com.pi4j.gpio.extension.base.DacGpioProvider;

import com.pi4j.gpio.extension.mcp.MCP4725GpioProvider;

import com.pi4j.gpio.extension.mcp.MCP4725Pin;

import com.pi4j.io.gpio.GpioController;

import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;

import com.pi4j.io.gpio.GpioPinAnalogOutput;

import com.pi4j.io.i2c.I2CBus;

import com.pi4j.util.Console;

public class MCP4725SquareWave {

public static void main(String args[]) throws Exception {

System.out.println("<--Pi4J--> MCP4725 DAC Example ... started.");

final Console console = new Console();

console.promptForExit();

* создаем gpio контроллер

GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();

* создаем пользовательский provider GPIO MCP4725

final DacGpioProvider provider = new MCP4725GpioProvider(I2CBus.BUS_0, MCP4725GpioProvider.MCP4725_ADDRESS_1);

* создаём аналоговый выходной пин от MCP4725

final GpioPinAnalogOutput output = gpio.provisionAnalogOutputPin(provider, MCP4725Pin.OUTPUT);

* устанавливаем начальное значение (значение запуска) для выходного вывода

output.setValue(0);

* устанавливаем значение выключения для выходного вывода

provider.setShutdownValue(MCP4725GpioProvider.MAX_VALUE, output);

new Thread() {

@Override

public void run() {

* генерируем прямоугольную волну на выходе

while (console.isRunning()) {

output.setValue(provider.getMaxSupportedValue());

mySleep(1);

output.setValue(provider.getMinSupportedValue());

mySleep(1);

}

private void mySleep(long milis) {

try {

sleep(milis);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}.start();

console.waitForExit();

* останавливаем все действия / потоки GPIO, отключая контроллер GPIO (этот

* метод принудительно завершает работу всех потоков мониторинга GPIO и

* запланированных задач)

gpio.shutdown();

System.out.println("Exiting MCP4725GpioExample");

}

Проверяем код:

создаём java файл и вставляем код:

nano MCP4725SquareWave.java

1

nano MCP4725SquareWave.java
компилируем файл:

javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' MCP4725SquareWave.java

1

javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' MCP4725SquareWave.java
запускаем программу:

sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' MCP4725SquareWave

1

sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' MCP4725SquareWave

Результат

Генерация синусоиды

Данный пример кода генерирует синусоиду, на выход модуля подключил DSO138. Для отправки данных использовалась функция setPercentValue().

import com.pi4j.gpio.extension.base.DacGpioProvider;
import com.pi4j.gpio.extension.mcp.MCP4725GpioProvider;
import com.pi4j.gpio.extension.mcp.MCP4725Pin;
import com.pi4j.io.gpio.GpioController;
import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;
import com.pi4j.io.gpio.GpioPinAnalogOutput;
import com.pi4j.io.i2c.I2CBus;
import com.pi4j.util.Console;

public class MCP4725SinusWave {

  public static void main(String args[]) throws Exception {
    System.out.println("<--Pi4J--> MCP4725 DAC Example ... started.");
    final Console console = new Console();
    console.promptForExit();
    /*
     * создаем gpio контроллер
     */
    final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();

    /*
     * создаем пользовательский provider GPIO MCP4725
     */
    final DacGpioProvider provider = new MCP4725GpioProvider(I2CBus.BUS_0, MCP4725GpioProvider.MCP4725_ADDRESS_1);

    /*
     * создаём аналоговый выходной пин от MCP4725
     */
    final GpioPinAnalogOutput pinAnalogOutput = gpio.provisionAnalogOutputPin(provider, MCP4725Pin.OUTPUT);

    /*
     * устанавливаем начальное значение (значение запуска) для выходного вывода
     */
    pinAnalogOutput.setValue(0);

    /*
     * устанавливаем значение выключения для выходного вывода
     */
    provider.setShutdownValue(MCP4725GpioProvider.MIN_VALUE, pinAnalogOutput);

    new Thread() {
      @Override
      public void run() {
        /*
         * генерируем синусоиду на выходе
         */
        for (int i = 0; i < 360 && console.isRunning(); i++) {
          double y = Math.sin(Math.toRadians(i));
          y = (y / 2 + 0.5) * 100;

          /*
           * задаём процентное значение вместо необработанного значения (мы
           * должны использовать вспомогательный метод внутри поставщика, а не
           * непосредственно на экземпляре вывода)
           */
          provider.setPercentValue(pinAnalogOutput, y);

          /*
           * повторяем
           */
          if (i == 359) {
            i = 0;
          }
        }
      }
    }.start();

    console.waitForExit();

    /*
     * останавливаем все действия / потоки GPIO, отключая контроллер GPIO (этот
     * метод принудительно завершает работу всех потоков мониторинга GPIO и
     * запланированных задач)
     */
    gpio.shutdown();

    System.out.println("Exiting MCP4725GpioExample");
  }
}

import com.pi4j.gpio.extension.base.DacGpioProvider;

import com.pi4j.gpio.extension.mcp.MCP4725GpioProvider;

import com.pi4j.gpio.extension.mcp.MCP4725Pin;

import com.pi4j.io.gpio.GpioController;

import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;

import com.pi4j.io.gpio.GpioPinAnalogOutput;

import com.pi4j.io.i2c.I2CBus;

import com.pi4j.util.Console;

public class MCP4725SinusWave {

public static void main(String args[]) throws Exception {

System.out.println("<--Pi4J--> MCP4725 DAC Example ... started.");

final Console console = new Console();

console.promptForExit();

* создаем gpio контроллер

final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();

* создаем пользовательский provider GPIO MCP4725

final DacGpioProvider provider = new MCP4725GpioProvider(I2CBus.BUS_0, MCP4725GpioProvider.MCP4725_ADDRESS_1);

* создаём аналоговый выходной пин от MCP4725

final GpioPinAnalogOutput pinAnalogOutput = gpio.provisionAnalogOutputPin(provider, MCP4725Pin.OUTPUT);

* устанавливаем начальное значение (значение запуска) для выходного вывода

pinAnalogOutput.setValue(0);

* устанавливаем значение выключения для выходного вывода

provider.setShutdownValue(MCP4725GpioProvider.MIN_VALUE, pinAnalogOutput);

new Thread() {

@Override

public void run() {

* генерируем синусоиду на выходе

for (int i = 0; i < 360 && console.isRunning(); i++) {

double y = Math.sin(Math.toRadians(i));

y = (y / 2 + 0.5) * 100;

* задаём процентное значение вместо необработанного значения (мы

* должны использовать вспомогательный метод внутри поставщика, а не

* непосредственно на экземпляре вывода)

provider.setPercentValue(pinAnalogOutput, y);

* повторяем

if (i == 359) {

i = 0;

}

}.start();

console.waitForExit();

* останавливаем все действия / потоки GPIO, отключая контроллер GPIO (этот

* метод принудительно завершает работу всех потоков мониторинга GPIO и

* запланированных задач)

gpio.shutdown();

System.out.println("Exiting MCP4725GpioExample");

}

Проверяем код:

создаём java файл и вставляем код:

nano MCP4725SinusWave.java

1

nano MCP4725SinusWave.java
компилируем файл:

javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' MCP4725SinusWave.java

1

javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' MCP4725SinusWave.java
запускаем программу:

sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' MCP4725SinusWave

1

sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' MCP4725SinusWave

Результат

Материалы

Установка Pi4J на Raspberry Pi и Orange Pi, Banana Pi
The Pi4J Project
MCP4725 — Datasheet 22039d.pdf
MCP4725 — Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

Raspberry Pi и Pi4J. Урок 10. Работа с Цифро-аналоговым преобразователем/ЦАП MCP4725

Класс DacGpioProviderBase

DacGpioProviderBase(Pin[])

setPercentValue(Pin, Number)

setPercentValue(GpioPinAnalogOutput, Number)

setValue(Pin, Number)

shutdown()

setShutdownValue(Number, Pin … )

getShutdownValue(Pin)

setShutdownValue(Number, GpioPinAnalogOutput …)

getShutdownValue(GpioPinAnalogOutput)

Класс MCP4725GpioProvider

MCP4725GpioProvider(int, int)

MCP4725GpioProvider(I2CBus, int)

setValue(Pin, double)

getName()

shutdown()

getMinSupportedValue()

getMaxSupportedValue()

Класс MCP4725Pin

createAnalogOutputPin(int, String)

Схема подключения ЦАП MCP4725 к Orange Pi

Примеры программ с ЦАП MCP4725 на Pi4J

Генерация прямоугольной волны/Меандр

Результат

Генерация синусоиды

Результат

Материалы

Похожие записи

Добавить комментарий Отменить ответ

Privacy Overview

Strictly Necessary Cookies