.. note::

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.. _4.1.11_py_mcp3008:

4.1.11 Indicateur de batterie (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
------------

Dans ce projet, nous allons créer un indicateur de batterie qui peut afficher visuellement 
le niveau de charge sur une barre de LED.

.. warning::

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

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

Dans ce projet, nous avons besoin des composants suivants :

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

Il est évidemment plus 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 via les 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_bar_graph`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_mcp3008`
        - \-

Schéma
------

============ ======== ======== ===
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

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

**Étape 1 :** Construire le circuit.

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

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

**Étape 3 :** Accéder au dossier du code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python

**Étape 4 :** Exécuter le fichier.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 4.1.11-2_BatteryIndicator.py

Une fois le programme lancé, connectez un fil entre la 3ᵉ broche du MCP3008 et la borne positive de la batterie, 
et un autre fil entre le GND et la borne négative. Vous verrez la barre de LED s’allumer pour afficher le niveau de charge (plage de mesure : 0 – 5 V).

.. warning::

    Si un message d’erreur s’affiche : ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address``, reportez‑vous à :ref:`faq_soc`.

Code
----

.. note::
    Vous pouvez **Modifier/Réinitialiser/Copier/Exécuter/Arrêter** le code ci‑dessous.  
    Mais avant cela, vous devez aller dans le chemin du code source comme ``raphael-kit/python``.  
    Après modification, vous pouvez exécuter directement le code pour voir l’effet.

.. 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 LED (de gauche à droite)
    led_pins = [25, 12, 16, 20, 21, 5, 6, 13, 19, 26]  # Numérotation BCM

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

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

    # Lecture d’une valeur depuis le 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 les LED en fonction du 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 sur le canal 0
            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 la tension analogique via un MCP3008 et affiche le résultat sur une barre de 10 LED à l’aide d’un Raspberry Pi (mode BCM).

1. **Importation des modules**

   - ``RPi.GPIO`` pour le contrôle des GPIO du Raspberry Pi.
   - ``spidev`` pour la communication SPI avec MCP3008.
   - ``time`` pour la gestion des temporisations.

   .. code-block:: python

       #!/usr/bin/env python3

       import RPi.GPIO as GPIO
       import spidev
       import time



2. **Configuration des LED GPIO**

   Une liste de 10 broches est définie pour la commande des LED.  
   Ces broches sont configurées en sortie et initialisées à l’état bas (LED éteintes).

   .. 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. **Initialisation SPI**

   Ouverture du bus SPI 0 et activation de CE0 pour communiquer avec MCP3008.  
   La vitesse de communication est définie à 1 MHz.

   .. code-block:: python

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

4. **Fonction de lecture ADC**

   Lecture d’une valeur analogique depuis un canal (0–7) du MCP3008.  
   La fonction envoie une commande SPI de 3 octets et décode un 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 de commande de la barre de LED**

   Allume les LED en fonction du niveau calculé.  
   Par exemple, si le niveau vaut 7, les 7 premières LED sont allumées et les autres éteintes.

   .. 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 la valeur analogique du canal 0, calcule un niveau entre 0 et 10, 
   met à jour l’affichage des LED et imprime les valeurs dans la console toutes les 0,2 s.

   .. 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. **Nettoyage à la sortie**

   Lorsque ``Ctrl+C`` est pressé, toutes les LED 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()