.. note::

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.. _2.1.7_py_mcp3008:

2.1.7 Potentiomètre (MCP3008)
=============================

.. note::

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

   Selon la version de votre kit, veuillez identifier si vous avez **ADC0834** ou **MCP3008** et suivre la section correspondante.

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

La fonction ADC est utilisée pour convertir des signaux analogiques en valeurs numériques.  
Dans cette expérience, nous utilisons la puce ADC MCP3008 pour effectuer cette conversion.  
Un potentiomètre est utilisé pour générer une tension variable, qui modifie une grandeur physique.  
Le MCP3008 convertit ensuite cette tension analogique en une valeur numérique pouvant être lue et traitée par le Raspberry Pi.

Composants requis
-----------------

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants : 

.. image:: ../img/list2_2.1.4_potentiometer.png

Il est bien sûr pratique d’acheter un kit complet, voici le lien : 

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nom
        - ÉLÉMENTS DANS CE KIT
        - LIEN
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Vous pouvez également les acheter séparément à partir des liens ci‑dessous.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUCTION DU COMPOSANT
        - LIEN D’ACHAT

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_led`
        - |link_led_buy|
    *   - :ref:`cpn_potentiometer`
        - |link_potentiometer_buy|
    *   - :ref:`cpn_mcp3008`
        - \-

Schéma
------

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

    *   - Nom T‑Board
        - physique
        - 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_2.1.7_potentiometer_mcp3008.png

Procédure expérimentale
-----------------------

**Étape 1 :** Construire le circuit.

.. image:: ../img/july24_2.1.7_potentiometer_mcp3008.png

.. note::
    Placez la puce en vous référant à la position correspondante représentée sur l’image.  
    Remarquez que les encoches de la puce doivent être sur la gauche lorsqu’elle est installée.

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

**Étape 3 :** Ouvrir le fichier de code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python

**Étape 4 :** Exécuter le programme.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 2.1.7-2_Potentiometer.py

Une fois le programme exécuté, tournez le bouton du potentiomètre : l’intensité de la LED changera en conséquence.

.. warning::

    Si un message d’erreur ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` apparaît, reportez‑vous à :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 chemin du code source comme ``raphael-kit/python``.  
    Après modification, vous pouvez exécuter directement le programme pour voir l’effet.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    import spidev
    import time
    import RPi.GPIO as GPIO

    # Broche GPIO pour la sortie PWM
    PWM_PIN = 22

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

    # Initialiser le PWM sur GPIO22 à 1000 Hz
    pwm = GPIO.PWM(PWM_PIN, 1000)
    pwm.start(0)  # Démarre avec un rapport cyclique de 0 %

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

    def read_adc(channel):
        """
        Lire la valeur analogique depuis le MCP3008
        :param channel: canal ADC (0-7)
        :return: entier 10 bits (0-1023)
        """
        if channel < 0 or channel > 7:
            return -1
        adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
        value = ((adc[1] & 3) << 8) | adc[2]
        return value

    def MAP(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
        """
        Convertir une valeur d’une plage à une autre
        """
        return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

    try:
        while True:
            # Lire la valeur analogique du canal 0
            res = read_adc(0)
            print('res = %d' % res)

            # Convertir en rapport cyclique de 0 à 100 %
            duty_cycle = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)

            # Mettre à jour le rapport cyclique du PWM
            pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)

            time.sleep(0.2)

    except KeyboardInterrupt:
        pass

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

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

#. ``RPi.GPIO`` est utilisé pour générer des signaux PWM afin de contrôler une LED.  
   ``spidev`` est utilisé pour la communication SPI avec le MCP3008.  
   ``time`` est utilisé pour insérer des temporisations dans la boucle.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       import spidev
       import time
       import RPi.GPIO as GPIO

#. Configurer la broche GPIO 22 pour la sortie PWM via ``RPi.GPIO``.  
   Configurer la communication SPI avec le MCP3008 (Bus 0, CE0) à 1 MHz.

   .. code-block:: python

       PWM_PIN = 22

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

       pwm = GPIO.PWM(PWM_PIN, 1000)  # fréquence 1 kHz
       pwm.start(0)  # démarrage avec 0 %

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

#. Cette fonction lit les données analogiques du MCP3008 sur le canal spécifié (0 – 7) via le protocole SPI.  
   Le résultat est un entier 10 bits allant de 0 à 1023.

   .. code-block:: python

       def read_adc(channel):
           if channel < 0 or channel > 7:
               return -1
           adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
           value = ((adc[1] & 3) << 8) | adc[2]
           return value

#. Cette fonction mappe une valeur d’une plage numérique à une autre.  
   Elle est utilisée pour convertir la valeur ADC en un rapport cyclique PWM.

   .. code-block:: python

       def MAP(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
           return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

#. Dans la boucle principale, le programme lit en continu les données analogiques du canal 0 du MCP3008,  
   les mappe à une plage de PWM (0 – 100 %) et ajuste la luminosité de la LED en conséquence.  
   La boucle se met à jour toutes les 0,2 s.  
   En cas d’interruption (Ctrl+C), le programme arrête le signal PWM et libère la configuration GPIO.

   .. code-block:: python

       try:
           while True:
               res = read_adc(0)
               print('res = %d' % res)

               duty_cycle = MAP(res, 0, 1023, 0, 100)
               pwm.ChangeDutyCycle(duty_cycle)

               time.sleep(0.2)

       except KeyboardInterrupt:
           pass

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