.. note::

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.. _3.1.5_c_mcp3008:

3.1.5 Indicateur de batterie (MCP3008)
=======================================

.. note::

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

   Selon la version de votre kit, identifiez si vous disposez d’un **ADC0834** ou d’un **MCP3008** et poursuivez avec la section correspondante.

Introduction
--------------

Dans ce projet, nous allons réaliser un dispositif indicateur de batterie capable
d’afficher visuellement le niveau de la batterie sur la barre de LED (LED Bargraph).

.. warning::

    N’utilisez pas de composants de batterie dépassant 3,3 V afin d’éviter toute surcharge, ce qui pourrait endommager la puce ou le Raspberry Pi.

Composants nécessaires
------------------------

Pour ce projet, nous avons besoin des composants suivants.

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


Schéma de câblage
-------------------

============ ======== ======== ===
Nom T-Board  physique 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

Procédures expérimentales
--------------------------

**Étape 1 :** Construisez le circuit.

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

**Pour les utilisateurs du langage C**
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Étape 2 :** Accédez au dossier contenant le code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

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

**Étape 3 :** Compilez le code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    gcc 3.1.5_BatteryIndicator.c -lwiringPi

**Étape 4 :** Exécutez le fichier binaire.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo ./a.out

Après l’exécution du programme, connectez séparément le 3ᵉ broche du MCP3008 et le GND à deux fils, puis reliez-les aux deux pôles d’une batterie. Vous verrez la LED correspondante sur la barre de LED s’allumer pour indiquer le niveau de charge (plage de mesure : 0–5 V).

.. note::

    Si cela ne fonctionne pas après l’exécution, ou si un message d’erreur s’affiche : « wiringPi.h: No such file or directory », veuillez consulter :ref:`install_wiringpi`.

Code
--------

.. 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 démarrage
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;  // Mode 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("Échec de l’initialisation de wiringPi !\n");
            return 1;
        }

        if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("Échec de l’initialisation 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("Valeur ADC : %d\tTension : %.2f V\tNiveau : %d\n", analogVal, voltage, level);

            delay(200);
        }

        return 0;
    }


Explication du code
----------------------

.. code-block:: c

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

        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;  // Bit de démarrage
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;  // Mode unipolaire, CH0~CH7
        buffer[2] = 0;

        wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

        int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];  // Combiner le résultat 10 bits
        return value;
    }

Cette fonction lit les valeurs analogiques depuis la puce ADC MCP3008 en utilisant SPI.  
Le paramètre `channel` sélectionne l’une des 8 entrées analogiques (CH0–CH7).  
Le MCP3008 retourne une valeur numérique 10 bits comprise entre 0 et 1023 représentant la tension analogique.

.. code-block:: c

    void LedBarGraph(int value) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (i < value)
                digitalWrite(pins[i], HIGH);  // Allumer la LED (câblage actif en HIGH)
            else
                digitalWrite(pins[i], LOW);   // Éteindre la LED
        }
    }

Cette fonction contrôle un affichage à barre de 10 LEDs.  
Chaque LED représente 1/10 de la plage de tension.  
Les LEDs s’allument dans l’ordre jusqu’au niveau spécifié.

Note : Cette version suppose que les anodes des LEDs sont connectées aux GPIO et les cathodes à la masse (actif HIGH).

.. code-block:: c

    int main(void)
    {
        if (wiringPiSetup() == -1) {
            printf("Échec de l’initialisation de wiringPi !\n");
            return 1;
        }

        if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("Échec de l’initialisation SPI !\n");
            return 1;
        }

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            pinMode(pins[i], OUTPUT);
            digitalWrite(pins[i], HIGH);  // Allumer toutes les LEDs au démarrage
        }

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

            float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
            int level = analogVal * 10 / 1024;  // Mise à l’échelle 0–10
            if (level > 10) level = 10;

            LedBarGraph(level);  // Afficher le niveau

            printf("Valeur ADC : %d\tTension : %.2f V\tNiveau : %d\n", analogVal, voltage, level);

            delay(200);  // Fréquence : 5 Hz
        }

        return 0;
    }

Logique du programme principal :

- Initialise wiringPi et la communication SPI.  
- Configure les GPIO comme sorties pour contrôler les 10 LEDs.  
- Lit en continu la tension via MCP3008 (CH0).  
- Convertit la lecture en tension (VREF = 3,3 V).  
- Convertit la tension en un niveau 0–10 pour la barre de LEDs.  
- Affiche la valeur brute, la tension et le niveau sur la console série.

Cela fonctionne comme un indicateur visuel de batterie ou un voltmètre analogique.


**Pour les utilisateurs du langage Python**
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Étape 2 :** Configurez l’interface SPI et installez la bibliothèque ``spidev`` (voir :ref:`spi_configuration` pour les instructions détaillées).  
Si vous avez déjà effectué ces étapes, vous pouvez les ignorer.

**Étape 3 :** Accédez au dossier contenant le code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

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

**Étape 4 :** Exécutez le fichier Python.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 3.1.5-2_BatteryIndicator.py

Après l’exécution du programme, connectez séparément la 3ᵉ broche de l’ADC0834 et le GND à deux fils, puis reliez-les aux deux pôles d’une batterie. Vous verrez la LED correspondante sur la barre de LED s’allumer pour indiquer le niveau de charge (plage de mesure : 0–5 V).

.. warning::

    Si un message d’erreur apparaît : ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, veuillez consulter :ref:`faq_soc` 

**Code**

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci-dessous.  
    Mais avant cela, vous devez vous placer dans le répertoire du code source comme ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python``.  
    Après modification, vous pouvez exécuter le code directement pour voir le résultat.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    import RPi.GPIO as GPIO
    import spidev
    import time

    # Broches GPIO connectées aux 10 LEDs, de gauche à droite
    led_pins = [25, 12, 16, 20, 21, 5, 6, 13, 19, 26]  # Numérotation BCM

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

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

    # Lire la valeur depuis 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

    # Allumer la barre de LEDs selon le niveau
    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)

    # Boucle principale
    try:
        while True:
            analog_val = read_adc(0)  # Lecture depuis le canal 0 du MCP3008
            level = int(analog_val * 10 / 1023)  
            led_bar_graph(level)
            print(f"ADC: {analog_val}, Niveau: {level}")
            time.sleep(0.2)

    except KeyboardInterrupt:
        pass

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

Explication du code
--------------------

Ce programme lit une tension analogique depuis un MCP3008 et affiche le résultat sur une barre de 10 LEDs, en utilisant un Raspberry Pi (numérotation BCM).

1. **Importation des modules**

   - ``RPi.GPIO`` : contrôle des broches GPIO du Raspberry Pi.  
   - ``spidev`` : communication SPI avec le MCP3008.  
   - ``time`` : fonctions de temporisation.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       import RPi.GPIO as GPIO
       import spidev
       import time

2. **Configuration des LEDs sur GPIO**

   Une liste de 10 broches GPIO est définie pour le contrôle des LEDs.  
   Chaque broche est configurée comme sortie et initialisée à l’état bas (LED éteinte).

   .. code-block:: python

       led_pins = [25, 12, 16, 20, 21, 5, 6, 13, 19, 26]  # Numérotation BCM

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

3. **Initialisation SPI**

   Le bus SPI 0 et le CE0 sont ouverts pour communiquer avec le MCP3008.  
   La vitesse de communication est fixée à 1 MHz.

   .. code-block:: python

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

4. **Fonction de lecture ADC**

   Cette fonction lit une valeur analogique d’un canal MCP3008 (0–7).  
   Elle envoie une commande SPI sur 3 octets et décode le résultat 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. **Fonction d’affichage sur la barre de LEDs**

   Allume les LEDs jusqu’au niveau donné.  
   Par exemple, si le niveau est 7, les 7 premières LEDs sont allumées.

   .. 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. **Boucle principale**

   Lit en continu l’entrée analogique sur le canal 0, calcule le niveau de 0 à 10 et met à jour l’affichage LED.  
   Affiche également les valeurs ADC et niveau sur la console.

   .. 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}, Niveau: {level}")
               time.sleep(0.2)

7. **Nettoyage à la sortie**

   Lorsqu’on appuie sur ``Ctrl+C``, toutes les LEDs sont éteintes, l’état des GPIO est réinitialisé et l’interface SPI est fermée.

   .. code-block:: python

       except KeyboardInterrupt:
           pass

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