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.. _3.1.5_c_pi5_mcp3008:

3.1.5 Indicatore di Batteria (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
--------------

In questo progetto realizzeremo un dispositivo indicatore di batteria che può visualizzare graficamente il livello della batteria tramite un LED Bargraph.

.. warning::

    Non utilizzare batterie che superano i 3.3V per evitare sovraccarichi che potrebbero danneggiare il chip o il Raspberry Pi.

Componenti necessari
------------------------------

In questo progetto sono necessari i seguenti componenti.

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

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link: 

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

    *   - Nome	
        - ELEMENTI IN QUESTO KIT
        - LINK
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

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

    *   - INTRODUZIONE COMPONENTE
        - LINK DI ACQUISTO

    *   - :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`
        - \-

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

============ ======== ======== ===
Nome T-Board fisico   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

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

**Passo 1:** Monta il circuito.

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

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

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/c/3.1.5-2/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    gcc 3.1.5_BatteryIndicator.c -lwiringPi

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

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo ./a.out

Dopo aver avviato il programma, collega un filo al 3° pin dell’MCP3008 e un altro al GND, poi collegali ai due poli della batteria.  
Potrai vedere accendersi i LED corrispondenti sul Bargraph, indicando il livello di carica (intervallo di misura: 0–5V).

.. note::

    Se non funziona dopo l’esecuzione o appare un errore tipo: "wiringPi.h: No such file or directory", fai riferimento a :ref:`install_wiringpi_pi5`.

Codice
--------

.. 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 di avvio
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;  // Modalità single-ended
        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("setup wiringPi fallito!\n");
            return 1;
        }

        if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("setup SPI fallito!\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("Valore ADC: %d\tTensione: %.2f V\tLivello: %d\n", analogVal, voltage, level);

            delay(200);
        }

        return 0;
    }

Spiegazione del codice
----------------------

.. code-block:: c

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

        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;  // Bit di avvio
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;  // Modalità single-ended, CH0~CH7
        buffer[2] = 0;

        wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

        int value = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];  // Combina risultato a 10 bit
        return value;
    }

Questa funzione legge valori analogici dal chip ADC MCP3008 utilizzando l’interfaccia SPI.  
Il parametro `channel` seleziona uno degli 8 ingressi analogici (CH0–CH7).  
Il MCP3008 restituisce un valore digitale a 10 bit compreso tra 0 e 1023 che rappresenta la tensione analogica.

.. code-block:: c

    void LedBarGraph(int value) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (i < value)
                digitalWrite(pins[i], HIGH);  // Accende LED (presuppone collegamento attivo-alto)
            else
                digitalWrite(pins[i], LOW);   // Spegne LED
        }
    }

Questa funzione controlla una barra LED composta da 10 LED.  
Ogni LED rappresenta 1/10 dell’intervallo di tensione.  
I LED vengono accesi in ordine fino al livello specificato.

Nota: si presume che gli anodi dei LED siano collegati ai GPIO e i catodi a GND (attivo-alto).

.. code-block:: c

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

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

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            pinMode(pins[i], OUTPUT);
            digitalWrite(pins[i], HIGH);  // Inizializza tutti i LED su ON
        }

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

            float voltage = analogVal * VREF / 1023.0;
            int level = analogVal * 10 / 1024;  // Mappa da 0 a 10 livelli
            if (level > 10) level = 10;

            LedBarGraph(level);  // Visualizza il livello tramite LED

            printf("Valore ADC: %d\tTensione: %.2f V\tLivello: %d\n", analogVal, voltage, level);

            delay(200);  // Frequenza aggiornamento: 5 Hz
        }

        return 0;
    }

Logica principale del programma:

- Inizializza wiringPi e la comunicazione SPI.
- Imposta i pin GPIO come output per controllare i 10 LED.
- Legge continuamente la tensione analogica tramite MCP3008 (CH0).
- Converte la lettura in tensione usando ``VREF = 3.3V``.
- Scala la tensione su un intervallo da 0 a 10 livelli e accende i LED.
- Visualizza il valore ADC grezzo, la tensione (in volt) e il livello LED sul terminale seriale.

Questo progetto funge da indicatore visivo del livello della batteria o da voltmetro analogico.