Raspberry Piで地磁気を測ってみる

センサー出力の読み取り

2014-06-10T01:30:59+09:00

*磁力計の出力読み取りレジスタマップによれば、磁力計の出力は0x03-0x08の6つのレジスタ、温度計の出力は0x31-0x32の2つのレジスタに入るらしい。また、磁力計のデータが準備できたかどうかの情報がはいるレジスタ(0x09)もあるらしい。 **レジスタアドレス0x03-0x08, 0x09 (OUT_X_H_M, OUT_X_L_M, OUT_Z_H_M, OUT_Z_L_M, OUT_Y_H_M, OUT_Y_L_M, SR_REG_M) まずは、磁力計の出力の説明。 #image(http://cdn63.atwikiimg.com/geomagneticfield/pub/RM-11.png,width=300) 2アドレスを構成する16ビットのうち、下位12ビットで測定値を表している。注意しないといけないのは、　(1) 12ビットは符号付2進数であること　(2) アドレスの順に、&bold(){X}, &bold(){Z}, &bold(){Y}軸の計測値となっていることである。次は、計測値有効・無効フラグの説明。 #image(http://cdn63.atwikiimg.com/geomagneticfield/pub/RM-12.png,width=400) こちらは下位2ビットだけを見ることになる。0x01か0x03となっていれば新しいデータとみなしてよいのだろう。 **レジスタアドレス0x31-0x32 (TEMP_OUT_H_M, TEMP_OUT_L_M) #image(http://cdn63.atwikiimg.com/geomagneticfield/pub/RM-10.png,width=400) 温度も12ビットだが、上位から12ビット分を読まないといけない。磁力計のデータの格納の仕方と違うので注意が必要だ。ここには、温度計の分解能も記載されていて、8 LSB/degなので、0.125℃の分解能であることがわかる。 **レジスタ値を読み出してみるレジスタ値を読み取るために、i2ctoolsでは、i2cgetというコマンドが用意されている。上記レジスタの値を読みだしてみる。 #highlight(xml){{ % sudo i2cget -y 1 0x1e 0x03 0x

センサーの初期設定

2014-06-09T23:34:09+09:00

*レジスターマッピング LSM303DLHCのデータシートによると、レジスターのアドレスとその意味は次のようになっている。 #image(http://cdn63.atwikiimg.com/geomagneticfield/pub/RM-1.jpg,width=400) #image(http://cdn63.atwikiimg.com/geomagneticfield/pub/RM-2.jpg,width=400) 加速度計の方はかなり沢山の設定項目(Type=rwのところ)があるが、磁力計の方は0x00, 0x01, 0x02の3つのレジスタを設定するだけのようである。 *磁力計の設定 **レジスタアドレス0x00 (CRA_REG_M) 最初の設定レジスタは、温度センサーによる測定の可否と磁場測定のサンプリングレートを決めるためのものである。 #image(http://cdn63.atwikiimg.com/geomagneticfield/pub/RM-3.png,width=400) 温度センサーを有効にして、サンプリングを15 Hzにするためには、　10010000 というビットを立てればいいので、&color(red){0x90}を書き込むことにする。 **レジスタアドレス0x01 (CRB_REG_M) 次のアドレスは、磁場計測のレンジを決めるところで、大変重要なものである。 #image(http://cdn63.atwikiimg.com/geomagneticfield/pub/RM-4.png,width=400) レンジを最も狭くして感度を上げたいので、　00100000 というビットをたてることにする。16進数では、&color(red){0x20}となる。この場合、レンジは±130000 nTで、分解能は12 bit(±2048)であるが、実際にはX軸とY軸は、1100/1E5 LSB/nT, Z軸は、980/1E5 LSB/nTであるので、1 LSBあたり、大体100 nT程度になるようだ。(LSB=Least Significant Bit(?), 量子化単位) **レジスタアドレス0x02 (MR_REG_M) 最後の設定項目は、観測実施モードについて。 #im

センサーモジュールとの通信

2014-06-09T23:33:49+09:00

*I2Cバス番号について 26ピン外部端子上に出ているI2Cのバス番号はRev. 2のRaspberry Piでは1となっているらしい(Rev 1なら0らしい)。実際には、もう一つのバス番号0もあるそうだが、26ピン外部端子には対応付けられていないそうだ。その証拠に、 #highlight(xml){{ % ls /dev/i2c-*}} とすると、 #highlight(xml){{ /dev/i2c-0 /dev/i2c-1}} 2つのデバイスファイルが見つかる。以下のI2Cデバイスとの通信に関係してバス番号を指定するときは、1を使うことになる。 *スレーブアドレスの確認 i2cdetectコマンドを使ってデバイスが認識されるか確認する。 #highlight(xml){{ % sudo i2cdetect -y 1}} スレーブアドレスが帰ってくることは帰ってくるのだが、 #highlight(xml){{ 　 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 1e -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- --}} となったり、 #highlight(xml){{ 　 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -

センサーモジュール

2014-06-09T23:33:32+09:00

*MLSM303DLHCについて地磁気センサーモジュールとして、マルツパーツ館の[[MLSM303DLHC>http://www.marutsu.co.jp/shohin_137793/]]を選択した。地磁気だけでなく、加速度センサーと温度センサーもパッケージされている。STMicroelectronics社のLSM303DLHCの小型ICと共に、プルアップ抵抗やコンデンサーを基盤に載せて、8ピンパッケージに変換したモジュールとなっている。他には、Strawberry Linuxから[[同様の品が>https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12114]]発売されているようだ。 **仕様 |検出範囲(磁場)|±130000 nT, ±190000 nT, ±250000 nT, ±400000 nT, &br()~±470000 nT, ±560000 nT, ±810000 nT (ソフトウェアで選択)| |検出範囲(加速度)|±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g (ソフトウェアで選択)| |分解能|16 bit| |サンプリング周波数|100 kHz, 400 kHz| |電源電圧|2.16-3.6 V| |インターフェイス|I2C| データシートの最初のページによれば、分解能は16 bitとなっているが、実際のGain settingには、出力は12 bit(-2048から+2047)となっている。そのまま計算すれば、磁場の検出レンジをもっとも狭いもの(±130000 nT)にしたとき、12 bitでは、260000 nT/(2&sup(){12})=&color(red){63.4765625 nT}となる。ただし、Gain settingの記述では、X,Y軸については1100 LSB/Gauss(=0.011 LSB/nT)、Z軸については980 LSB/Gauss(=0.0098 LSB/nT)ということなので、分解能はそれぞれ&color(red){90.9 nT}、&color(red){102.04 nT}になるようである。サンプリング周波数のほうも、実際のアウトプットとしては、0.75 Hz-220 Hzの間の8段階でしか選択ができない。デフォルトでは15

準備

2014-06-09T23:33:06+09:00

*I2Cを使えるようにする **/etc/modulesの編集次のように/etc/modulesにi2c-devの一行を加える。 #highlight(xml){{ % sudo vi /etc/modules}} #highlight(xml){{ # /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 # Added on 2014/05/25 i2c-dev}} **/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.confの編集 i2cのブラックリスト宣言をコメントアウトする。 #highlight(xml){{ % sudo vi /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf}} #highlight(xml){{ # blacklist spi and i2c by default (many users don't need them) blacklist spi-bcm2708 # Commented out on 2014/05/25 ###blacklist i2c-bcm2708}} **確認システムを再起動した後、 #highlight(xml){{ % sudo reboot}} i2cデバイスモジュールが読み込まれているか確認する。 #highlight(xml){{ % dmesg | grep i2c}} 次のようなログが残っていればOK。 #highlight(php){{ [ 5.610982] bcm2708_i2c_init_pinmode(0,0) [ 5.745891] bcm2708_i2c_init_pinmode(0,1) [

はじめに

2014-06-09T23:32:53+09:00

このページでは、Raspberry Piを使って地磁気を測ってみることを目標に試行錯誤したことを記録していきます。 ----

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2014-05-31T23:30:57+09:00

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