Подключение аналоговых датчиков к Raspberry Pi через MCP3008 — сборка, настройка SPI и пример Python-кода

Готовы считывать аналоговые сигналы с Raspberry Pi? Это руководство проведет через подключение MCP3008 АЦП, включение SPI, установку библиотек и запуск базового Python-скрипта для получения данных датчика.

Шаг 1: Подключение MCP3008

• Питание (3,3 В) — VDD и VREF к выводу 3,3 В Pi (красный).
• Земля — AGND и DGND к GND Pi (черный).
• SPI-соединения —
  • CLK → Pi pin 23 (GPIO11) — оранжевый.
  • DOUT → Pi pin 21 (GPIO9) — желтый.
  • DIN → Pi pin 19 (GPIO10) — синий.
  • CS → Pi pin 24 (GPIO8) — фиолетовый.
• Аналоговые входы — подключите сигнальный провод датчика к одному из выводов A0–A7 MCP3008 (левая сторона чипа). Используйте 3,3 В для V+ и GND для G–.

Убедитесь, что полукруглый вырез чипа направлен как на диаграмме. Для MCP3004 распиновка идентична, только 4 аналоговых входа.

Шаг 2: Включение SPI на Raspberry Pi

1. Откройте терминал и выполните:

   sudo raspi-config

2. Перейдите в Advanced Options → SPI и включите.
3. Перезагрузите Pi:

   sudo reboot

4. После перезагрузки проверьте наличие SPI-устройств:

   ls /dev/

   Должны появиться spidev0.0 и spidev0.1.
5. Если отсутствуют, обновите систему:

   sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

   затем установите последнюю прошивку:

   sudo wget https://goo.gl/1BOfJ -O /usr/bin/rpi-update
   sudo chmod +x /usr/bin/rpi-update
   sudo rpi-update
   sudo reboot

Разблокировка I²C (если нужно)

Иногда I²C в черном списке, мешая SPI. Откройте файл черного списка:

sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

Удалите или закомментируйте строки с blacklist i2c-bcm2708, затем перезагрузитесь.

Шаг 3: Установка Python-библиотеки SPI

1. Установите предварительные пакеты:

   sudo apt-get install python-dev git

2. Клонируйте репозиторий py-spidev:

   git clone https://github.com/doceme/py-spidev

3. Установите библиотеку:

   cd py-spidev
   sudo python setup.py install

Шаг 4: Пример Python-кода

Создайте mcp3008.py в домашней директории:

nano ~/mcp3008.py

Вставьте следующий скрипт:

# mcp3008.py
import spidev
import time

# Открыть SPI bus 0, device 0
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)
spi.max_speed_hz = 1350000

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

try:
    while True:
        value = read_channel(0)  # Чтение с канала 0
        print(f"Channel 0: {value}")
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    spi.close()
    print("Program terminated")

Запустите скрипт:

python3 ~/mcp3008.py

Вы увидите непрерывный поток сырых значений АЦП (0–1023). Конвертируйте в напряжение или единицы датчика по даташиту MCP3008.

Ссылки

• MCP3008 Datasheet
• Raspberry Pi Sensor Documentation