.. note::

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.. _3.1.5_c_mcp3008:

3.1.5 Indicador de batería (MCP3008)
=====================================

.. note::

   .. image:: img/mcp3008_and_adc0834.jpg
      :width: 25%
      :align: left
    

   Dependiendo de la versión de tu kit, identifica si tienes **ADC0834** o **MCP3008** y continúa con la sección correspondiente.

Introducción
--------------

En este proyecto, haremos un dispositivo indicador de batería que puede
mostrar visualmente el nivel de batería en una barra de LED (*LED Bargraph*).

.. warning::

    No uses componentes de batería que superen los 3.3V para evitar sobrecargas, lo que podría dañar el chip o la Raspberry Pi.

Componentes requeridos
------------------------------

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

.. image:: img/list2_Battery_Indicator.png
    :align: center


Diagrama esquemático
-----------------------------------

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
SPICE0       Pin 24   10       8
SPIMOSI      Pin 19   12       10
SPIMISO      Pin 21   13       9
SPISCLK      Pin 23   14       11
GPIO25       Pin 22   6        25
GPIO12       Pin 32   26       12
GPIO16       Pin 36   27       16
GPIO20       Pin 38   28       20
GPIO21       Pin 40   29       21
GPIO5        Pin 29   21       5
GPIO6        Pin 31   22       6
GPIO13       Pin 33   23       13
GPIO19       Pin 35   24       19
GPIO26       Pin 37   25       26
============ ======== ======== ===

.. image:: img/schematic_battery_indicator_mcp3008.png
   :align: center

Procedimiento experimental
---------------------------

**Paso 1:** Monta el circuito.

.. image:: img/july24_3.1.5_battery_indicator_mcp3008.png

**Para usuarios de lenguaje C**
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Paso 2:** Ve a la carpeta del código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/3.1.5-2/

**Paso 3:** Compila el código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 3.1.5_BatteryIndicator.c -lwiringPi

**Paso 4:** Ejecuta el archivo compilado.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Después de ejecutar el programa, conecta por separado el pin 3 del MCP3008 y el GND a dos cables, y luego conéctalos a los polos de una batería. Podrás ver que se enciende el LED correspondiente en la barra de LED indicando el nivel de carga (rango de medición: 0-5V).

.. note::

    Si no funciona después de ejecutarlo, o aparece el error: \"wiringPi.h: No such file or directory\", revisa :ref:`install_wiringpi`.

Código
--------

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <wiringPiSPI.h>
    #include <stdio.h>

    #define SPI_CHANNEL 0
    #define SPI_SPEED   1000000  // 1MHz
    #define VREF        3.3      

    int pins[10] = {6, 26, 27, 28, 29, 21, 22, 23, 24, 25};

    int read_ADC(int channel)
    {
        if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;  // Bit de inicio
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;  // Modo de entrada simple
        buffer[2] = 0;

        wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

        int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
        return value;
    }

    void LedBarGraph(int value) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (i < value)
                digitalWrite(pins[i], HIGH);  
            else
                digitalWrite(pins[i], LOW);
        }
    }

    int main(void)
    {
        if (wiringPiSetup() == -1) {
            printf("¡Error en la configuración de wiringPi!\n");
            return 1;
        }

        if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("¡Error en la configuración de SPI!\n");
            return 1;
        }

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            pinMode(pins[i], OUTPUT);
            digitalWrite(pins[i], HIGH);
        }

        while (1) {
            int analogVal = read_ADC(0);  // MCP3008 CH0
            if (analogVal < 0) continue;

            float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
            int level = analogVal * 10 / 1024;  
            if (level > 10) level = 10;  

            LedBarGraph(level);

            printf("ADC Value: %d\tVoltage: %.2f V\tLevel: %d\n", analogVal, voltage, level);

            delay(200);
        }

        return 0;
    }

Explicación del código
----------------------

.. code-block:: c

    int read_ADC(int channel)
    {
        if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;  // Bit de inicio
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;  // Modo de entrada simple, CH0~CH7
        buffer[2] = 0;

        wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

        int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];  // Combinar resultado de 10 bits
        return value;
    }

Esta función lee valores analógicos del chip MCP3008 usando SPI.  
El parámetro ``channel`` selecciona una de las 8 entradas analógicas (CH0–CH7).  
El MCP3008 devuelve un valor digital de 10 bits entre 0 y 1023 que representa el voltaje analógico.

.. code-block:: c

    void LedBarGraph(int value) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (i < value)
                digitalWrite(pins[i], HIGH);  // Encender LED (cableado activo en HIGH)
            else
                digitalWrite(pins[i], LOW);   // Apagar LED
        }
    }

Esta función controla una barra de LED de 10 segmentos.  
Cada LED representa 1/10 del rango de voltaje.  
Los LED se encienden en orden hasta el nivel especificado.

Nota: Esta versión asume que los ánodos de los LED están conectados a GPIO y los cátodos a GND (activo en HIGH).

.. code-block:: c

    int main(void)
    {
        if (wiringPiSetup() == -1) {
            printf("¡Error en la configuración de wiringPi!\n");
            return 1;
        }

        if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("¡Error en la configuración de SPI!\n");
            return 1;
        }

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            pinMode(pins[i], OUTPUT);
            digitalWrite(pins[i], HIGH);  // Inicializar todos los LED en ON
        }

        while (1) {
            int analogVal = read_ADC(0);  // Leer voltaje en CH0
            if (analogVal < 0) continue;

            float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
            int level = analogVal * 10 / 1024;  // Mapear a niveles 0–10
            if (level > 10) level = 10;

            LedBarGraph(level);  // Mostrar nivel en LED

            printf("ADC Value: %d\tVoltage: %.2f V\tLevel: %d\n", analogVal, voltage, level);

            delay(200);  // Frecuencia de actualización: 5 Hz
        }

        return 0;
    }

Lógica principal del programa:

- Inicializa wiringPi y la comunicación SPI.  
- Configura pines GPIO como salidas para controlar la barra de 10 LED.  
- Lee continuamente el voltaje analógico a través de MCP3008 (CH0).  
- Convierte la lectura a voltaje usando ``VREF = 3.3V``.  
- Escala el voltaje a un nivel 0–10 y enciende los LED correspondientes.  
- Muestra en consola el valor ADC, voltaje (en voltios) y el nivel de LED.  

Esto actúa como un indicador visual de nivel de batería o voltímetro analógico.

**Para usuarios de lenguaje Python**
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Paso 2:** Configura la interfaz SPI e instala la biblioteca ``spidev`` (consulta :ref:`spi_configuration` para instrucciones detalladas). Si ya has hecho estos pasos, puedes omitirlos.

**Paso 3:** Ve a la carpeta del código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python

**Paso 4:** Ejecuta el archivo.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.5-2_BatteryIndicator.py

Después de ejecutar el programa, conecta por separado el pin 3 del ADC0834 y el GND a dos cables, y luego conéctalos a los polos de una batería. Podrás ver el LED correspondiente encendido en la barra de LED indicando el nivel de carga (rango de medición: 0-5V).

.. warning::

    Si aparece el error ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, revisa :ref:`faq_soc`.

Código
-------

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    import RPi.GPIO as GPIO
    import spidev
    import time

    # Pines GPIO conectados a 10 LED, de izquierda a derecha
    led_pins = [25, 12, 16, 20, 21, 5, 6, 13, 19, 26]  # Numeración BCM

    # Configuración GPIO
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    for pin in led_pins:
        GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
        GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

    # Inicializar SPI
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)  # Bus 0, CE0
    spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

    # Leer valor desde un canal MCP3008
    def read_adc(channel):
        if channel < 0 or channel > 7:
            return -1
        r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
        value = ((r[1] & 0x03) << 8) | r[2]
        return value

    # Encender barra de LED según el nivel
    def led_bar_graph(level):
        for i, pin in enumerate(led_pins):
            if i < level:
                GPIO.output(pin, GPIO.HIGH)
            else:
                GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

    # Bucle principal
    try:
        while True:
            analog_val = read_adc(0)  # Leer del canal 0
            level = int(analog_val * 10 / 1023)  
            led_bar_graph(level)
            print(f"ADC: {analog_val}, Nivel: {level}")
            time.sleep(0.2)

    except KeyboardInterrupt:
        pass

    finally:
        for pin in led_pins:
            GPIO.output(pin, GPIO.LOW)
        GPIO.cleanup()
        spi.close()

Explicación del código
----------------------

Este programa lee el voltaje analógico desde un MCP3008 y muestra el resultado en una barra de LED de 10 segmentos usando una Raspberry Pi (numeración BCM).

1. **Importar módulos**

   - ``RPi.GPIO``: Controla los pines GPIO de la Raspberry Pi.  
   - ``spidev``: Se comunica con el MCP3008 mediante SPI.  
   - ``time``: Proporciona funciones de retardo/pausa.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       import RPi.GPIO as GPIO
       import spidev
       import time


2. **Configuración de LED y GPIO**

   Se define una lista con los 10 pines GPIO para el control de LED.  
   Se configuran como salida y se inicializan en LOW (apagados).

   .. code-block:: python

       # GPIO pins connected to 10 LEDs, ordered from left to right
       led_pins = [25, 12, 16, 20, 21, 5, 6, 13, 19, 26]  # BCM numbering

       GPIO.setmode(GPIO.BCM)
       for pin in led_pins:
           GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
           GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

3. **Inicialización de SPI**

   Se inicia el bus SPI 0 con chip enable CE0 y velocidad de 1 MHz.

   .. code-block:: python

       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)  # Bus 0, CE0
       spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

4. **Función de lectura ADC**

   Lee un valor analógico de un canal especificado (0–7) enviando un comando SPI de 3 bytes y decodificando el resultado de 10 bits.

   .. code-block:: python

       def read_adc(channel):
           if channel < 0 or channel > 7:
               return -1
           r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
           value = ((r[1] & 0x03) << 8) | r[2]
           return value

5. **Función de barra de LED**

   Enciende los LED hasta el nivel especificado; los demás permanecen apagados.

   .. code-block:: python

       def led_bar_graph(level):
           for i, pin in enumerate(led_pins):
               if i < level:
                   GPIO.output(pin, GPIO.HIGH)
               else:
                   GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

6. **Bucle principal**

   Lee continuamente el valor ADC, lo escala a un nivel de 0–10 y actualiza la barra de LED.  
   También imprime el valor ADC y el nivel para monitoreo.

   .. code-block:: python

       try:
           while True:
               analog_val = read_adc(0)
               level = int(analog_val * 10 / 1023)
               led_bar_graph(level)
               print(f"ADC: {analog_val}, Level: {level}")
               time.sleep(0.2)


7. **Limpieza al salir**

   Apaga todos los LED, libera los recursos GPIO y cierra la interfaz SPI al presionar ``Ctrl+C``.

   .. code-block:: python

       except KeyboardInterrupt:
           pass

       finally:
           for pin in led_pins:
               GPIO.output(pin, GPIO.LOW)
           GPIO.cleanup()
           spi.close()