.. note::

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.. _2.2.1_c_mcp3008:

2.2.1 Fotoresistore (MCP3008)
=============================

.. note::

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

   A seconda della versione del tuo kit, identifica se hai **ADC0834** o **MCP3008** e procedi con la sezione corrispondente.

Introduzione
------------

Il fotoresistore è un componente comunemente usato per misurare l'intensità della luce ambientale. Aiuta il controller a riconoscere il giorno e la notte e a realizzare funzioni di controllo della luce come la lampada notturna.  
Questo progetto è molto simile a quello con il potenziometro: anche qui si modifica la tensione, ma per rilevare la luce.

Componenti richiesti
--------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

.. image:: img/list2_2.2.1_photoresistor.png

Principio
---------

Un fotoresistore o fotocellula è una resistenza variabile controllata dalla luce.  
La resistenza di un fotoresistore diminuisce con l’aumentare dell’intensità della luce incidente; in altre parole, presenta fotoconduttività.  
Un fotoresistore può essere utilizzato in circuiti rivelatori sensibili alla luce e in circuiti di commutazione attivati da luce o buio.

.. image:: img/image196.png
    :width: 200
    :align: center

Schema elettrico
----------------

.. list-table::
    :widths: 30 30 30 30
    :header-rows: 1

    *   - Nome T-Board
        - fisico
        - WiringPi
        - BCM

    *   - SPICE0
        - pin24
        - 10
        - 8
    *   - SPIMOSI
        - pin19
        - 12
        - 10
    *   - SPIMISO
        - pin21
        - 13
        - 9
    *   - SPISCLK
        - pin23
        - 14
        - 11
    *   - GPIO22
        - pin15
        - 3
        - 22

.. image:: img/schematic_2.2.1_photoresistor_mcp3008.png

Procedure sperimentali
----------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: img/july24_2.2.1_photoresistor_mcp3008.png

Per utenti C
^^^^^^^^^^^^

**Passo 2:** Vai nella cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.2.1-2/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.2.1_Photoresistor.c -o photoresistor -lwiringPi -lm

**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    ./photoresistor

Quando il codice è in esecuzione, la luminosità del LED cambierà in base all’intensità della luce rilevata dal fotoresistore.

.. note::

    Se dopo l'esecuzione non funziona o compare l’errore: "wiringPi.h: No such file or directory", consulta :ref:`install_wiringpi`.

**Codice**

.. code-block:: c

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

    #define SPI_CHANNEL 0      // Usa canale SPI 0 (CE0)
    #define SPI_SPEED   1000000 // Velocità SPI 1 MHz
    #define LedPin      3       // GPIO3 (WiringPi) per PWM LED

    // Leggi valore ADC da MCP3008, canale 0~7
    int readMCP3008(int channel) {
        if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;                          // Bit di avvio
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;         // SGL/DIF = 1, D2-D0 = canale
        buffer[2] = 0;

        wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

        // Combina il risultato
        int result = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
        return result;
    }

    int main(void) {
        if (wiringPiSetup() == -1) {
            printf("Inizializzazione wiringPi fallita!\n");
            return 1;
        }

        if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("Inizializzazione SPI fallita!\n");
            return 1;
        }

        softPwmCreate(LedPin, 0, 100); // Inizializza PWM software

        while (1) {
            int analogVal = readMCP3008(0); // Legge da CH0
            printf("Valore ADC: %d\n", analogVal);

            // Scala il valore ADC (0–1023) all'intervallo PWM (0–100)
            int pwmVal = analogVal * 100 / 1023;
            softPwmWrite(LedPin, pwmVal);

            delay(100);
        }

        return 0;
    }

**Spiegazione del codice**

Il codice è lo stesso di quello usato in 2.1.4 Potenziometro.  
Se hai altri dubbi, consulta la spiegazione del codice in :ref:`2.1.4_c_mcp3008` per i dettagli.

Per utenti Python
^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Passo 2:** Configura l’interfaccia SPI e installa la libreria ``spidev`` (vedi :ref:`spi_configuration` per le istruzioni).  
Se hai già completato questi passaggi, puoi saltare.

**Passo 3:** Vai nella cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

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

**Passo 4:** Esegui il file Python.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 2.2.1-2_photoresistor.py

Quando il codice è in esecuzione, la luminosità del LED cambierà in base all’intensità della luce rilevata dal fotoresistore.

.. warning::

    Se appare l’errore ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, consulta :ref:`faq_soc`

**Codice**

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    import RPi.GPIO as GPIO
    import spidev
    import time

    # GPIO per LED PWM
    PWM_PIN = 22

    # Configurazione GPIO
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(PWM_PIN, GPIO.OUT)

    # Inizializza PWM (frequenza = 1000Hz)
    pwm = GPIO.PWM(PWM_PIN, 1000)
    pwm.start(0)  # Avvia con duty cycle 0%

    # Inizializza SPI (MCP3008 su Bus 0, CE0)
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)
    spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

    # Funzione per leggere valore ADC da MCP3008
    def read_adc(channel):
        """
        Legge valore analogico da MCP3008 (canale 0–7)
        Restituisce: valore a 10 bit (0–1023)
        """
        if channel < 0 or channel > 7:
            return -1
        r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
        value = ((r[1] & 3) << 8) | r[2]
        return value

    try:
        while True:
            analogVal = read_adc(0)
            print(f"value = {analogVal}")

            # Scala valore ADC (0–1023) a duty cycle (0–100)
            duty_cycle = analogVal * 100 / 1023
            pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)

            time.sleep(0.2)

    except KeyboardInterrupt:
        pass

    finally:
        pwm.stop()
        GPIO.cleanup()
        spi.close()


**Spiegazione del codice**

#. Importa le librerie necessarie:

   - ``RPi.GPIO`` per controllare i pin GPIO e generare il segnale PWM.
   - ``spidev`` per interfacciarsi con l’ADC MCP3008 tramite SPI.
   - ``time`` per gestire il tempo e i ritardi.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       import RPi.GPIO as GPIO
       import spidev
       import time

#. Configura il pin GPIO 22 come uscita PWM usando la modalità BCM.  
   Poi inizializza il PWM software a 1000 Hz con un duty cycle iniziale dello 0%.

   .. code-block:: python

       # Pin GPIO per il LED PWM
       PWM_PIN = 22

       # Configurazione GPIO
       GPIO.setmode(GPIO.BCM)
       GPIO.setup(PWM_PIN, GPIO.OUT)

       # Inizializza PWM (frequenza = 1000Hz)
       pwm = GPIO.PWM(PWM_PIN, 1000)
       pwm.start(0)  # Avvio con duty cycle 0%

#. Configura l’interfaccia SPI per comunicare con MCP3008 sul bus 0, chip enable 0 (CE0), e imposta la velocità SPI a 1 MHz.

   .. code-block:: python

       # Inizializza SPI (MCP3008 su Bus 0, CE0)
       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)
       spi.max_speed_hz = 1000000  # 1 MHz

#. Definisce la funzione ``read_adc(channel)`` per leggere valori analogici dal MCP3008.  
   La funzione invia tre byte al chip e ricostruisce un valore analogico a 10 bit (0–1023) dalla risposta.

   .. code-block:: python

       # Funzione per leggere il valore ADC da MCP3008
       def read_adc(channel):
           """
           Legge valore analogico da MCP3008 (canale 0–7)
           Restituisce: valore a 10 bit (0–1023)
           """
           if channel < 0 or channel > 7:
               return -1
           r = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
           value = ((r[1] & 3) << 8) | r[2]
           return value

#. Questo è il ciclo principale che:

   - Legge l’ingresso analogico dal canale 0 del MCP3008.
   - Converte il valore in un duty cycle PWM (0–100%).
   - Regola la luminosità del LED usando ``pwm.ChangeDutyCycle()``.
   - Si ripete ogni 0,2 secondi.

   .. code-block:: python

       # Ciclo principale per leggere ADC e impostare la luminosità PWM
       try:
           while True:
               analogVal = read_adc(0)
               print(f"value = {analogVal}")

               # Scala valore ADC (0–1023) in duty cycle (0–100)
               duty_cycle = analogVal * 100 / 1023
               pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)

               time.sleep(0.2)

#. Quando l’utente interrompe il programma con Ctrl+C, il PWM e i GPIO vengono puliti correttamente e l’interfaccia SPI viene chiusa.

   .. code-block:: python

       except KeyboardInterrupt:
           pass

       finally:
           pwm.stop()
           GPIO.cleanup()
           spi.close()