2013年12月15日日曜日

Raspberry Pi (6) IO制御 3

IO制御 3 (7SEG表示)


最初に

一桁の7SEGLEDの表示をしてみます。
少しは実用的にと思ったので、自分のIPアドレスを表示する物を作ってみました。
このプログラムを起動時に実行する様にしておけば、出先などで自動取得したアドレスを知る事ができ、モニタレスでSSH接続が可能になります。
一桁しか無く、順番に数字を表示しますので、プログラムは少し工夫が必要です。
表示と消灯のタイミングをうまく設定すれば、

----　'1'　'9'　'2'　'.'　'1'　'6'　'8'　'.'　'0'　'.'　'1'　'1'　----

と数字が読めるので意外と実用的です。

デメリットとしては、GPIOを全て(8点)使い尽くしてしまう事です。7SEGやめて、モールス信号の方が良かったかな?

プログラムの概要

  1. ipアドレスを取得します。このサイトを参考にさせて頂きました。
    自マシンのIPアドレスを取得(Linux)
  2. 一文字ずつ取り出し、数字に合わせてLEDのセグメントを表示します。
    一文字あたり、500ms点灯させ、250ms消灯します。
  3. 最後まで表示したら、バー(真ん中のセグメント)を点滅(50ms点灯、50ms消灯を10回繰り返し)して、しばらく消灯(500ms)します。
  4. 最初の文字から繰り返します。

手順

  1. カソードコモンタイプの7SEG LEDを一個と、330Ω位の抵抗を8本、プリント基板とリード線を用意します。
  2. 図の様に接続します。
  3. プログラムを作成します。 
    
// IPアドレス表示 
// eth0のアドレスを7セグメントLED一桁に一文字ずつ表示します。
// 7セグメントLEDは以下の様になっている。
//                  
//                 SEG WrIO  pin
// --- a ---         a    0   17
// |       |         b    1   12
// f       b         c    2   13
// |       |         d    3   15
// --- g ---         e    4   16
// |       |         f    5   18
// e       c         g    6   22
// |       |       dot    7    7
// --- d --- 
//         dot
// 各セグメントをONする事で数字を表示させる。
// 例えば数字1はb,cセグメントなので、pin1,2をONさせれば良い。

#include < stdio.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < sys/types.h >
#include < sys/socket.h >
#include < arpa/inet.h >
#include < netdb.h >
#include < errno.h >
#include < linux/if.h >
#include < sys/ioctl.h >

#include < wiringPi.h > 
 
const char* GetMyIpAddr(const char* device_name);
 
/**
 * 自マシンのIPアドレスを取得します。
 * @param デバイス名（e.g. "eth0"）
 * @return 「数値とドット」記法のアドレス
 */
const char* GetMyIpAddr(const char* device_name) {
    //指定したデバイス名のIPアドレスを取得します。
    int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 
    struct ifreq ifr;
    ifr.ifr_addr.sa_family = AF_INET;
    strcpy(ifr.ifr_name, device_name);
    ioctl(s, SIOCGIFADDR, &ifr);
    close(s);
 
    struct sockaddr_in addr;
    memcpy( &addr, &ifr.ifr_ifru.ifru_addr, sizeof(struct sockaddr_in) );
    return inet_ntoa(addr.sin_addr);
}

// 出力初期設定
void out_init(void){
 pinMode (0, OUTPUT) ;
 pinMode (1, OUTPUT) ;
 pinMode (2, OUTPUT) ;
 pinMode (3, OUTPUT) ;
 pinMode (4, OUTPUT) ;
 pinMode (5, OUTPUT) ;
 pinMode (6, OUTPUT) ;
 pinMode (7, OUTPUT) ;
}

// セグメント表示
void out_0(void){
 digitalWrite (0, HIGH);
 digitalWrite (1, HIGH);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3, HIGH);
 digitalWrite (4, HIGH);
 digitalWrite (5, HIGH);
 digitalWrite (6,  LOW);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_1(void){
 digitalWrite (0,  LOW);
 digitalWrite (1, HIGH);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3,  LOW);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5,  LOW);
 digitalWrite (6,  LOW);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_2(void){
 digitalWrite (0, HIGH);
 digitalWrite (1, HIGH);
 digitalWrite (2,  LOW);
 digitalWrite (3, HIGH);
 digitalWrite (4, HIGH);
 digitalWrite (5,  LOW);
 digitalWrite (6, HIGH);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_3(void){
 digitalWrite (0, HIGH);
 digitalWrite (1, HIGH);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3, HIGH);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5,  LOW);
 digitalWrite (6, HIGH);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_4(void){
 digitalWrite (0,  LOW);
 digitalWrite (1, HIGH);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3,  LOW);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5, HIGH);
 digitalWrite (6, HIGH);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_5(void){
 digitalWrite (0, HIGH);
 digitalWrite (1,  LOW);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3, HIGH);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5, HIGH);
 digitalWrite (6,  LOW);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_6(void){
 digitalWrite (0, HIGH);
 digitalWrite (1,  LOW);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3, HIGH);
 digitalWrite (4, HIGH);
 digitalWrite (5, HIGH);
 digitalWrite (6, HIGH);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_7(void){
 digitalWrite (0, HIGH);
 digitalWrite (1, HIGH);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3,  LOW);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5,  LOW);
 digitalWrite (6,  LOW);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_8(void){
 digitalWrite (0, HIGH);
 digitalWrite (1, HIGH);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3, HIGH);
 digitalWrite (4, HIGH);
 digitalWrite (5, HIGH);
 digitalWrite (6, HIGH);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_9(void){
 digitalWrite (0, HIGH);
 digitalWrite (1, HIGH);
 digitalWrite (2, HIGH);
 digitalWrite (3,  LOW);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5, HIGH);
 digitalWrite (6, HIGH);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_d(void){
 digitalWrite (0,  LOW);
 digitalWrite (1,  LOW);
 digitalWrite (2,  LOW);
 digitalWrite (3,  LOW);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5,  LOW);
 digitalWrite (6,  LOW);
 digitalWrite (7, HIGH);
}

void out_bar(void){
 digitalWrite (0,  LOW);
 digitalWrite (1,  LOW);
 digitalWrite (2,  LOW);
 digitalWrite (3,  LOW);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5,  LOW);
 digitalWrite (6, HIGH);
 digitalWrite (7,  LOW);
}

void out_off(void){
 digitalWrite (0,  LOW);
 digitalWrite (1,  LOW);
 digitalWrite (2,  LOW);
 digitalWrite (3,  LOW);
 digitalWrite (4,  LOW);
 digitalWrite (5,  LOW);
 digitalWrite (6,  LOW);
 digitalWrite (7,  LOW);
}


void led_Out(char adrs_char){
 switch(adrs_char){
  case '0':
   printf("0\n");
   out_0();
   break;
  case '1':
   printf("1\n");
   out_1();
   break;
  case '2':
   printf("2\n");
   out_2();
   break;
  case '3':
   printf("3\n");
   out_3();
   break;
  case '4':
   printf("4\n");
   out_4();
   break;
  case '5':
   printf("5\n");
   out_5();
   break;
  case '6':
   printf("6\n");
   out_6();
   break;
  case '7':
   printf("7\n");
   out_7();
   break;
  case '8':
   printf("8\n");
   out_8();
   break;
  case '9':
   printf("9\n");
   out_9();
   break;
  case '.':
   printf(".\n");
   out_d();
   break;

 }
}

int main(){
 wiringPiSetup () ;
 out_init();
        const char* r = GetMyIpAddr("eth0"); // ipアドレスの取得
 const int a = strlen(r);  // 文字長さ取得
 for(;;){
  int i;     // ループカウンタ
  for(i = 0; i <= a; i++) {  // ループ
   //printf("%c\n", r[i]);  // 一文字ずつ表示
   led_Out(r[i]);
   delay(500);
   out_off();
   delay(250);
  }
 printf("\n");
 out_off();
  for(i = 0; i <= 10; i++){
   delay(50);
   out_bar();
   delay(50);
   out_off();
  }
 delay(500);
 }
 return 0;
}
  4. コンパイルします。 
    
$ gcc -Wall -o ipaddr ipaddr.c -lwiringPi
  5. 実行します。ipアドレスが一桁ずつ、順番に表示されます。 
     
$ sudo ./ipaddr
    停止は、ctrl-cを押します。
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