.. note::

    こんにちは、SunFounderのRaspberry Pi & Arduino & ESP32愛好家コミュニティへようこそ！Facebook上でRaspberry Pi、Arduino、ESP32についてもっと深く掘り下げ、他の愛好家と交流しましょう。

    **参加する理由は？**

    - **エキスパートサポート**：コミュニティやチームの助けを借りて、販売後の問題や技術的な課題を解決します。
    - **学び＆共有**：ヒントやチュートリアルを交換してスキルを向上させましょう。
    - **独占的なプレビュー**：新製品の発表や先行プレビューに早期アクセスしましょう。
    - **特別割引**：最新製品の独占割引をお楽しみください。
    - **祭りのプロモーションとギフト**：ギフトや祝日のプロモーションに参加しましょう。

    👉 私たちと一緒に探索し、創造する準備はできていますか？[|link_sf_facebook|]をクリックして今すぐ参加しましょう！

.. _2.1.7_c_pi5:

2.1.7 ポテンショメーター
=========================

.. note::

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

   キットのバージョンによって、 **ADC0834** または **MCP3008** が含まれています。  
   該当するセクションを選択してください。

はじめに
------------

ADC機能を使用すると、アナログ信号をデジタル信号に変換できます。この実験では、ADC0834を使用してADCに関する機能を取得します。ここでは、ポテンショメーターを使用してこのプロセスを実装します。ポテンショメーターは物理的な量である電圧を変化させ、これはADC機能によって変換されます。

必要な部品
------------------------------

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

.. image:: ../img/list_2.1.4_potentiometer.png

キット全体を購入すると非常に便利です。リンクは以下のとおりです：

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

    *   - 名前	
        - このキットのアイテム
        - リンク
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

以下のリンクから個別に購入することもできます。

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

    *   - コンポーネントの紹介
        - 購入リンク

    *   - :ref:`cpn_gpio_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_adc0834`
        - \-

回路図
-----------------

.. image:: ../img/image311.png

.. image:: ../img/image312.png

実験手順
-----------------------

**ステップ1:** 回路を組み立てます。

.. image:: ../img/image180.png

.. note::
    画像で示されている対応する位置を参照して、チップを配置してください。チップの溝は、配置時に左になるようにしてください。

**ステップ2:** コードファイルを開きます。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/2.1.7/

**ステップ3:** コードをコンパイルします。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.1.7_Potentiometer.c -lwiringPi

**ステップ4:** 実行します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

コードを実行した後、ポテンショメーターのノブを回すと、LEDの強度がそれに応じて変わります。

.. note::

    実行後に動作しない、またはエラーメッセージ「wiringPi.h: No such file or directory」が表示された場合は、 :ref:`install_wiringpi_pi5` を参照してください。

**コード**

.. code-block:: c

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

    typedef unsigned char uchar;
    typedef unsigned int uint;

    #define     ADC_CS    0
    #define     ADC_CLK   1
    #define     ADC_DIO   2
    #define     LedPin    3

    uchar get_ADC_Result(uint channel)
    {
        uchar i;
        uchar dat1=0, dat2=0;
        int sel = channel > 1 & 1;
        int odd = channel & 1;

        digitalWrite(ADC_CLK, 1);
        delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK, 0);
        delayMicroseconds(2);

        pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
        digitalWrite(ADC_CS, 0);
        // Start bit
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        //Single End mode
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        // ODD
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,odd);  delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        //Select
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,sel);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);

        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);

        for(i=0;i<8;i++)
        {
            digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
            digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);

            pinMode(ADC_DIO, INPUT);
            dat1=dat1<<1 | digitalRead(ADC_DIO);
        }

        for(i=0;i<8;i++)
        {
            dat2 = dat2 | ((uchar)(digitalRead(ADC_DIO))<<i);
            digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
            digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);
        }

        digitalWrite(ADC_CS,1);
        pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
        return(dat1==dat2) ? dat1 : 0;
    }

    int main(void)
    {
        uchar analogVal;
        if(wiringPiSetup() == -1){ //when initialize wiring failed,print messageto screen
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }
        softPwmCreate(LedPin,  0, 100);
        pinMode(ADC_CS,  OUTPUT);
        pinMode(ADC_CLK, OUTPUT);

        while(1){
            analogVal = get_ADC_Result(0);
            printf("Current analogVal : %d\n", analogVal);
            softPwmWrite(LedPin, analogVal);
            delay(100);
        }
        return 0;
    }

**コード説明**

.. code-block:: c

    #define     ADC_CS    0
    #define     ADC_CLK   1
    #define     ADC_DIO   2
    #define     LedPin    3

ADC0834のCS、CLK、DIOを定義し、GPIO0、GPIO1、およびGPIOに接続します。
それぞれGPIO2。 次にGPIO3にLEDを取り付けます。

.. code-block:: c

    uchar get_ADC_Result(uint channel)
    {
        uchar i;
        uchar dat1=0, dat2=0;
        int sel = channel > 1 & 1;
        int odd = channel & 1;

        pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
        digitalWrite(ADC_CS, 0);
        // Start bit
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    //Single End mode
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        // ODD
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,odd);  delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        //Select
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,sel);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);

        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,0);
        digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
        for(i=0;i<8;i++)
        {
            digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
            digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);

            pinMode(ADC_DIO, INPUT);
            dat1=dat1<<1 | digitalRead(ADC_DIO);
        }

        for(i=0;i<8;i++)
        {
            dat2 = dat2 | ((uchar)(digitalRead(ADC_DIO))<<i);
            digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
            digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);
        }

        digitalWrite(ADC_CS,1);
        pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
        return(dat1==dat2) ? dat1 : 0;
    }

ADC0834のアナログからデジタルへの変換を取得する機能があります。
具体的なワークフローは以下の通りです。

.. code-block:: c

    digitalWrite(ADC_CS, 0);

CSを低レベルに設定し、AD変換を有効にします。

.. code-block:: c

    // Start bit
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);

クロック入力の低から高への遷移が初めて発生するとき、DIOを1に設定してスタートビットとします。次の3つのステップでは、3つの代入語があります。

.. code-block:: c

    //Single End mode
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);

クロック入力の低から高への遷移が2回目に発生するとすぐに、DIOを1に設定し、SGLモードを選択します。

.. code-block:: c

    // ODD
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,odd);  delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);

3回目に発生すると、DIOの値は変数 **odd** によって制御されます。

.. code-block:: c

    //Select
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,sel);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);

CLKのパルスが4回目に低レベルから高レベルに変換されると、DIOの値は変数 **sel** によって制御されます。

channel=0, sel=0, odd=0の条件の下で、 **sel** と **odd** に関する操作式は以下の通りです。

.. code-block:: c

    int sel = channel > 1 & 1;
    int odd = channel & 1;

channel=1, sel=0, odd=1の条件が満たされた場合、以下のアドレス制御ロジックテーブルを参照してください。ここではCH1が選択され、スタートビットが多重器レジスタのスタート位置にシフトされ、変換が開始されます。

.. image:: ../img/image313.png


.. code-block:: c

    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);

ここで、DIOを2回1に設定しますが、無視してください。

.. code-block:: c

    for(i=0;i<8;i++)
        {
            digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
            digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);

            pinMode(ADC_DIO, INPUT);
            dat1=dat1<<1 | digitalRead(ADC_DIO);
        }

最初のfor()文では、CLKの5回目のパルスが高レベルから低レベルに変換されるとすぐに、DIOを入力モードに設定します。そして変換が開始され、変換された値は変数dat1に格納されます。8つのクロック周期の後、変換は完了します。

.. code-block:: c

    for(i=0;i<8;i++)
        {
            dat2 = dat2 | ((uchar)(digitalRead(ADC_DIO))<<i);
            digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
            digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);
        }

2つ目のfor()文では、他の8つのクロック周期の後、変換された値をDO経由で出力し、変数dat2に格納します。

.. code-block:: c

    digitalWrite(ADC_CS,1);
    pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
    return(dat1==dat2) ? dat1 : 0;

return(dat1==dat2) ? dat1 : 0は、変換中に取得された値と出力値を比較するために使用されます。両方が等しい場合は、変換値dat1を出力し、そうでない場合は0を出力します。ここで、ADC0834のワークフローは完了します。

.. code-block:: c

    softPwmCreate(LedPin,  0, 100);

この関数は、ソフトウェアを使用してPWMピン、LedPinを作成するためのものです。その後、初期のパルス幅は0に設定され、PWMの周期は100 x 100usとなります。

.. code-block:: c

    while(1){
            analogVal = get_ADC_Result(0);
            printf("Current analogVal : %d\n", analogVal);
            softPwmWrite(LedPin, analogVal);
            delay(100);
        }

メインプログラムでは、ポテンショメーターに接続されたチャンネル0の値を読み取ります。そして、その値を変数analogValに格納し、LedPinに書き込みます。これで、ポテンショメーターの値に応じてLEDの明るさが変わるのがわかります。

現象の画像
------------------

.. image:: ../img/image181.jpeg