シャープ測距モジュールのI2CスレーブIDの変更プログラム
この測距モジュールは、I2Cインターフェイス（アナログ入力もある）を通してデータを取得できる取り扱いやすいセンサーです。ただ、複数のモジュールを使う場合には、それぞれのモジュールのI2Cのスレーブ アドレスを変更する必要があり（デフォールト アドレスは0x40）、アドレスの変更は、不揮発性メモリに新しいスレーブ アドレスを書き込む必要があります。アプリケーションノートでは、不揮発性メモリに書き込むことを、『E-Fuseにデータを書き込む』と表現しています。書き込み後に電源を再投入すると、新しいスレーブ アドレスで動作するようになっています。注意する必要があるのは、不揮発性メモリへの書き込みは一度しかできないことです。この手順は、アプリケーションノートに詳しく記述されていますが、実際に、４つのモジュールのスレーブ アドレスを変更した例を記録として残しておきます。
＜GP2Y0E03の主な仕様＞
・出力：I2Cおよびアナログ出力
・電源電圧(VDD)：2.7~5.5V
・測距範囲：4~50cm
１．測距モジュール(GP2Y0E03)のRaspberry piへの接続
モジュールの電源やI2C端子をRaspberry piへ接続する以外に、モジュールの裏面にあるVpp端子を接続する必要があります。裏面のVpp端子はターミナルに接続されていないので、ケーブルを直接ハンダ付けしました。
今回の例では、Vpp端子をRaspiのGPIO22に、⑤GPIO1端子をRaspiのGPIO4に接続しています。
２．変更するスレーブ アドレスをE-Fuseに書き込むプログラム
書き込み手順は、シャープ センサー モジュール(GP2Y0E03)のアプリケーションノートに記述されているが、それを実際に実行した手順と、実際に使ったプログラム例を以下に示します。
●プログラム実行前に
①変更するスレーブ アドレス(7bit表記)の上位４ビットを、SET_DATA変数にセット。
例えば、アドレスを0x60にする場合には、SET_DATA=0x0Aとする。
●プログラム実行後の処理手順
＜初期化＞
①GPIO4→LOW→HIGH（GPIO1端子）・・・I2Cをアクティブに
②GPIO22→LOW（Vpp端子）・・・Vppは0V
＜Stage 1＞クロックの選択
①アドレス0xECに0xFF(manual)をセット
0xFF=manual clock, 0x7F=auto clock
②GPIO22を「HIGH」に・・・Vpp端子に3.3Vを印加
＜Stage 2＞E-Fuseターゲットアドレスのセット
①アドレス0xC8に0x00をセット
[7]=0(Enable), [6]=0(Read Out), [5:0]=0x00(E[0]:E-Fuse bit Map(LSB))
[5:0]=address in target bank
ex. A[0]=0x00,B[10]=0x0A, C[63]=0x3F ,E[0]=0x00
[6]=Read Out, 1=load E-F data to Register(bank3)
[7]=Enable Bit, 0=Enable, 1=Disable
＜Stage 3＞E-Fuse Bit No/ Bank のアサイン
①アドレス0xC0にE-Fuseに0x45を書き込む
書き込む値は0xmn。ここで、mはアサイン ビット値、nはアサイン バンク値
ビット値（上位４ビット）= ビット数 － １
バンク値（下位４ビット）= 1(BankA), 2(BankB), 3(BankC), 4(BankD), 5(BankE)
ここでは、ビット値=0x4、バンク値=0x5なので、書込み値は0x45
＜Stage 4＞E-Fuse に書き込むデータのセット
①アドレス0xCDにSET_DATAをセット
Slave ID(7bit表記)の上位４ビットが設定する値。SET_DATAにセットしている。
＜Stage 5＞E-Fuse Programの Enable化
①アドレス0xCAに0x01(Enable)をセット
0x00=Disable, 0x01=Enable
②書き込み時間500μsec待つ
＜Stage 6＞E-Fuse Programの Disable化
①アドレス0xCAに0x00(Disable)をセット
0x00=Disable, 0x01=Enable
②GPIO22を「LOW」に・・・Vpp端子を0Vに
＜Stage 7.1＞ バンクの選択
①アドレス0xEFに0x00(Bank0)をセット
0x00=Bank0, 0x03=Bank3(E-Fuse)
＜Stage 7.2＞ E-Fuse bank3のregisterにload
①アドレス0xC8に0x40をセット
[7]=0(Enable), [6]=1(load E-F data to Register), [5:0]=0x00(E[0]:E-Fuse bit Map(LSB))
[5:0]=address in target bank
ex. A[0]=0x00,B[10]=0x0A, C[63]=0x3F ,E[0]=0x00
[6]=Read Out, 1=load E-F data to Register(bank3)
[7]=Enable Bit, 0=Enable, 1=Disable
＜Stage 7.3＞ E-Fuseを読取に
①アドレス0xC8に0x00をセット
[7]=0(Enable), [6]=0(Read Out), [5:0]=0x00(E[0]:E-Fuse bit Map(LSB))
[5:0]=address in target bank
ex. A[0]=0x00,B[10]=0x0A, C[63]=0x3F ,E[0]=0x00
[6]=Read Out, 1=load E-F data to Register(bank3)
[7]=Enable Bit, 0=Enable, 1=Disable
＜Stage 8＞ ソフトウェア リセット
①アドレス0xEEに0x06をセット
0x06=software reset
＜Stage 9＞書き込んだデータのチェック
＜Stage 9.1＞ クロック選択
①アドレス0xECに0xFFをセット
0xFF=manual clock, 0x7F=auto clock
＜Stage 9.2＞ バンク選択
①アドレス0xEFに0x03(Bank3)をセット
0x00=Bank0, 0x03=Bank3(E-Fuse)
＜Stage 9.3＞ 設定したスレーブ アドレスの確認
①アドレス0x27(Bank3)から、１byte読取り(=readOutData)
0x27 : [7]=0b1, [6:5]=Median Filter(0b11), [4]=enable bit, [3:0]=I2C Slave ID(上位4bit)
②設定したスレーブ アドレスは、(readOutData << 3) & 0x7F
これが正しければ設定完了
＜Stage 9.4＞ バンク選択でBank0に戻す
①アドレス0xEFに0x00(Bank0)をセット
0x00=Bank0, 0x03=Bank3(E-Fuse)
＜Stage 9.5＞ クロック選択でauto clockに戻す
①アドレス0xECに0x7F(auto)をセット
0xFF=manual clock, 0x7F=auto clock
●失敗した場合
一度、変更プログラムを実行した場合、スレーブ アドレスの再変更はできない。バンクEのE[4]=0となっている場合には、変更したアドレスが有効になっている。アプリケーションノートには、修正の救済方法として、１ビットだけ、’1’を’0’に置き換える手順が示されているが、スレーブ アドレスの変更が可能かは検証していない。
◆アドレス変更プログラム例◆
#-*-coding:utf-8-*-
# =======================================================
# I2C測距センサー(GP2Y0E03)のSlave IDを変更するプログラム
# =======================================================
import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep
import smbus
#---------------------------------------------------------
# 変更後の Slave ID
# Slave IDを0x60(7bit表記)に変更する例
# 0x60(7bit表記) -> 上位4bitが書き込む値:0x0A
SET_DATA = 0x0A # Slave IDの上位4bitをセット
#---------------------------------------------------------
# GP2Y測距センサー I2C Slave Addr（初期値）
GP2Y0= 0x40 #7bit 表記
I2C_ACT = 4 #GPIO1を接続
GP2Y_VPP = 22 #Vpp=3.3V
# I2C I/O setup
I2C = smbus.SMBus(1)
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM) # GPIO BCM No
GPIO.setup(I2C_ACT, GPIO.OUT)
GPIO.setup(GP2Y_VPP, GPIO.OUT)
# I2CをActive Modeに
GPIO.output(I2C_ACT, GPIO.LOW) #I2C Stand-by
GPIO.output(GP2Y_VPP, GPIO.LOW) #Vpp=0V
sleep(0.01)
GPIO.output(I2C_ACT, GPIO.HIGH) #I2C Active
sleep(0.01)
#<Stage 1> Clock Select(0xEC:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xEC, 0xFF)
sleep(0.01)
GPIO.output(GP2Y_VPP, GPIO.HIGH) #Vpp=3.3V
#<Stage 2> E-Fuse(0xC8:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xC8, 0x00)
sleep(0.01)
#<Stage 3> E-Fuse Bit No/ Bank Assign(0xC9:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xC9, 0x45)
sleep(0.01)
#<Stage 4> E-Fuse Program Data(0xCD:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xCD, SET_DATA)
sleep(0.01)
#<Stage 5> E-Fuse Program Enable Bit(0xCA:R/W)
# 0x00=Disable, 0x01=Enable
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xCA, 0x01)
sleep(0.01) # Wait for 500us.
#<Stage 6> E-Fuse Program Enable Bit(0xCA:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xCA, 0x00)
sleep(0.01)
GPIO.output(GP2Y_VPP, GPIO.LOW) #Vpp=0V
#<Stage 7.1> Bank Select(0xEF:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xEF, 0x00)
sleep(0.01)
#<Stage 7.2> E-Fuse(0xC8:R/W) bank3のregisterにload
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xC8, 0x40) # 0100 0000
sleep(0.01)
#<Stage 7.3> E-Fuse(0xC8:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xC8, 0x00)
sleep(0.01)
#<Stage 8> Software Reset(0xEE:W) 0x06=software reset
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xEE, 0x06)
sleep(0.01)
#<Stage 9.1> Clock Select(0xEC:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xEC, 0xFF)
sleep(0.01)
#<Stage 9.2> Bank Select(0xEF:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xEF, 0x03)
sleep(0.01)
#<Stage 9.3> 設置したSlave IDの確認
readOutData = I2C.read_byte_data(GP2Y0, 0x27)
sleep(0.01)
#<Stage 9.4> Bank Select(0xEF:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xEF, 0x00)
sleep(0.01)
#<Stage 9.5> Clock Select(0xEC:R/W)
I2C.write_byte_data(GP2Y0, 0xEC, 0x7F)
sleep(0.01)
# 設定したSlave IDの確認
print("設定したSlave ID(7bit表記) = ", (readOutData << 3) & 0x7F)
# 設定Slave ID=0x60の場合、Register 0x27の値[7:0]は、0b11101100
# Slave ID 上位4bit[3:0] = '1100' -> 7bit表記では0x60となれば変更は成功
GPIO.cleanup()
