前回までの状況はこちら。

【ラズパイ】スイッチを動かしてみる。

前回作成したサンプルソースコードを元に、スイッチ処理をモジュール化します。

やり方としては、スイッチの押下検出をスレッドで動かしてメインスレッドで取り出す、という方式が良いと思います。

GPIOのエッジ検出で割り込み処理する、という方法もありますが、このスイッチモジュールの仕様上、それは難しそうです。

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import threading

X_p = 0
Y_p = 0
Z_p = 0
A_p = 0
B_p = 0
C_p = 0
D_p = 0

Non = ""
Key = Non

thread = None
Loop = True

def PinsInit(x, y, z, a, b, c, d):
　省略

def Start():
    thread = threading.Thread(target=threadProcess)
    thread.start()

def Stop():
    global Loop
    Loop = False

def GetKey():
    global Key
    ret = Key
    Key = Non
    return ret

def threadProcess():
    global Key

    col = 1
    swState = [0] * 12
    while Loop:
        if col == 1:
            GPIO.output(X_p, GPIO.LOW)
            GPIO.output(Y_p, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(Z_p, GPIO.HIGH)
        elif col == 2:
            GPIO.output(X_p, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(Y_p, GPIO.LOW)
            GPIO.output(Z_p, GPIO.HIGH)
        else:
            GPIO.output(X_p, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(Y_p, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(Z_p, GPIO.LOW)

        # 1押下
        if swState[1] == 0 and col == 1 and GPIO.input(D_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(D_p) == 0:
                Key = "1"
                swState[1] = 1
        # 1押下戻し
        elif swState[1] == 1 and col == 1 and GPIO.input(D_p) == 1:
            Key = Non
            swState[1] = 0
        # 2押下
        if swState[2] == 0 and col == 2 and GPIO.input(D_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(D_p) == 0:
                Key = "2"
                swState[2] = 1
        # 2押下戻し
        elif swState[2] == 1 and col == 2 and GPIO.input(D_p) == 1:
            Key = Non
            swState[2] = 0
        # 3押下
        if swState[3] == 0 and col == 3 and GPIO.input(D_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(D_p) == 0:
                Key = "3"
                swState[3] = 1
        # 3押下戻し
        elif swState[3] == 1 and col == 3 and GPIO.input(D_p) == 1:
            Key = Non
            swState[3] = 0
        # 4押下
        if swState[4] == 0 and col == 1 and GPIO.input(C_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(C_p) == 0:
                Key = "4"
                swState[4] = 1
        # 4押下戻し
        elif swState[4] == 1 and col == 1 and GPIO.input(C_p) == 1:
            Key = Non
            swState[4] = 0
        # 5押下
        if swState[5] == 0 and col == 2 and GPIO.input(C_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(C_p) == 0:
                Key = "5"
                swState[5] = 1
        # 5押下戻し
        elif swState[5] == 1 and col == 2 and GPIO.input(C_p) == 1:
            Key = Non
            swState[5] = 0
        # 6押下
        if swState[6] == 0 and col == 3 and GPIO.input(C_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(C_p) == 0:
                Key = "6"
                swState[6] = 1
        # 6押下戻し
        elif swState[6] == 1 and col == 3 and GPIO.input(C_p) == 1:
            Key = Non
            swState[6] = 0
        # 7押下
        if swState[7] == 0 and col == 1 and GPIO.input(B_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(B_p) == 0:
                Key = "7"
                swState[7] = 1
        # 7押下戻し
        elif swState[7] == 1 and col == 1 and GPIO.input(B_p) == 1:
            Key = Non
            swState[7] = 0
        # 8押下
        if swState[8] == 0 and col == 2 and GPIO.input(B_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(B_p) == 0:
                Key = "8"
                swState[8] = 1
        # 8押下戻し
        elif swState[8] == 1 and col == 2 and GPIO.input(B_p) == 1:
            Key = Non
            swState[8] = 0
        # 9押下
        if swState[9] == 0 and col == 3 and GPIO.input(B_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(B_p) == 0:
                Key = "9"
                swState[9] = 1
        # 9押下戻し
        elif swState[9] == 1 and col == 3 and GPIO.input(B_p) == 1:
            Key = Non
            swState[9] = 0
        # *押下
        if swState[10] == 0 and col == 1 and GPIO.input(A_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(A_p) == 0:
                Key = "*"
                swState[10] = 1
        # *押下戻し
        elif swState[10] == 1 and col == 1 and GPIO.input(A_p) == 1:
            Key = Non
            swState[10] = 0
        # 0押下
        if swState[0] == 0 and col == 2 and GPIO.input(A_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(A_p) == 0:
                Key = "0"
                swState[0] = 1
        # 0押下戻し
        elif swState[0] == 1 and col == 2 and GPIO.input(A_p) == 1:
            Key = Non
            swState[0] = 0
        # #押下
        if swState[11] == 0 and col == 3 and GPIO.input(A_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(A_p) == 0:
                Key = "#"
                swState[11] = 1
        # #押下戻し
        elif swState[11] == 1 and col == 3 and GPIO.input(A_p) == 1:
            Key = Non
            swState[11] = 0

        col += 1
        if col > 3:
            col = 1
        
        time.sleep(0.005)

Start()でthreadProcess()をバックグラウンドで実行、Stop()でLoop=Falseになるまで実行します。

スイッチを押すと、その値がKeyに入るので、それをGetKey()で取り出します。

変数でワンクッション置いているのは、ボタン押しっぱなしで複数回キー入力を検出するのを防ぐためです。

def __main__():
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)

    SW.PinsInit(21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)
    SW.Start()

    try:
        while True:
            key = SW.GetKey()
            if key != "":
                print(key)

            time.sleep(0.1)
    except KeyboardInterrupt:
        SW.Stop()
        GPIO.cleanup()

__main__()

ここまで出来れば、他モジュールと組み合わせることも出来そうです。

前回までの状況はこちら。

【ラズパイ】スイッチを設置して使用できるようにする。

前回はスイッチをはんだ付けして、ブレッドボードに取り付けました。

今回はこのスイッチを動かしてみます。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

X_p = 0
Y_p = 0
Z_p = 0
A_p = 0
B_p = 0
C_p = 0
D_p = 0

def PinsInit(x, y, z, a, b, c, d):
    global X_p
    global Y_p
    global Z_p
    global A_p
    global B_p
    global C_p
    global D_p

    X_p = x
    Y_p = y
    Z_p = z
    A_p = a
    B_p = b
    C_p = c
    D_p = d

    GPIO.setup(X_p, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(Y_p, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(Z_p, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(A_p, GPIO.IN)
    GPIO.setup(B_p, GPIO.IN)
    GPIO.setup(C_p, GPIO.IN)
    GPIO.setup(D_p, GPIO.IN)

    GPIO.output(X_p, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(Y_p, GPIO.HIGH)
    GPIO.output(Z_p, GPIO.HIGH)

def SW_Sample():
    col = 1
    swState = [0] * 12
    while True:
        if col == 1:
            GPIO.output(X_p, GPIO.LOW)
            GPIO.output(Y_p, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(Z_p, GPIO.HIGH)
        elif col == 2:
            GPIO.output(X_p, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(Y_p, GPIO.LOW)
            GPIO.output(Z_p, GPIO.HIGH)
        else:
            GPIO.output(X_p, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(Y_p, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(Z_p, GPIO.LOW)

        # 1押下
        if swState[1] == 0 and col == 1 and GPIO.input(D_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(D_p) == 0:
                print("push 1")
                swState[1] = 1
        # 1押下戻し
        elif swState[1] == 1 and col == 1 and GPIO.input(D_p) == 1:
            print("release 1")
            swState[1] = 0
        # 2押下
        if swState[2] == 0 and col == 2 and GPIO.input(D_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(D_p) == 0:
                print("push 2")
                swState[2] = 1
        # 2押下戻し
        elif swState[2] == 1 and col == 2 and GPIO.input(D_p) == 1:
            print("release 2")
            swState[2] = 0
        # 3押下
        if swState[3] == 0 and col == 3 and GPIO.input(D_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(D_p) == 0:
                print("push 3")
                swState[3] = 1
        # 3押下戻し
        elif swState[3] == 1 and col == 3 and GPIO.input(D_p) == 1:
            print("release 3")
            swState[3] = 0
        # 4押下
        if swState[4] == 0 and col == 1 and GPIO.input(C_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(C_p) == 0:
                print("push 4")
                swState[4] = 1
        # 4押下戻し
        elif swState[4] == 1 and col == 1 and GPIO.input(C_p) == 1:
            print("release 4")
            swState[4] = 0
        # 5押下
        if swState[5] == 0 and col == 2 and GPIO.input(C_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(C_p) == 0:
                print("push 5")
                swState[5] = 1
        # 5押下戻し
        elif swState[5] == 1 and col == 2 and GPIO.input(C_p) == 1:
            print("release 5")
            swState[5] = 0
        # 6押下
        if swState[6] == 0 and col == 3 and GPIO.input(C_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(C_p) == 0:
                print("push 6")
                swState[6] = 1
        # 6押下戻し
        elif swState[6] == 1 and col == 3 and GPIO.input(C_p) == 1:
            print("release 6")
            swState[6] = 0
        # 7押下
        if swState[7] == 0 and col == 1 and GPIO.input(B_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(B_p) == 0:
                print("push 7")
                swState[7] = 1
        # 7押下戻し
        elif swState[7] == 1 and col == 1 and GPIO.input(B_p) == 1:
            print("release 7")
            swState[7] = 0
        # 8押下
        if swState[8] == 0 and col == 2 and GPIO.input(B_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(B_p) == 0:
                print("push 8")
                swState[8] = 1
        # 8押下戻し
        elif swState[8] == 1 and col == 2 and GPIO.input(B_p) == 1:
            print("release 8")
            swState[8] = 0
        # 9押下
        if swState[9] == 0 and col == 3 and GPIO.input(B_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(B_p) == 0:
                print("push 9")
                swState[9] = 1
        # 9押下戻し
        elif swState[9] == 1 and col == 3 and GPIO.input(B_p) == 1:
            print("release 9")
            swState[9] = 0
        # *押下
        if swState[10] == 0 and col == 1 and GPIO.input(A_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(A_p) == 0:
                print("push *")
                swState[10] = 1
        # *押下戻し
        elif swState[10] == 1 and col == 1 and GPIO.input(A_p) == 1:
            print("release *")
            swState[10] = 0
        # 0押下
        if swState[0] == 0 and col == 2 and GPIO.input(A_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(A_p) == 0:
                print("push 0")
                swState[0] = 1
        # 0押下戻し
        elif swState[0] == 1 and col == 2 and GPIO.input(A_p) == 1:
            print("release 0")
            swState[0] = 0
        # #押下
        if swState[11] == 0 and col == 3 and GPIO.input(A_p) == 0:
            # チャタリング回避
            time.sleep(0.05)
            if GPIO.input(A_p) == 0:
                print("push #")
                swState[11] = 1
        # #押下戻し
        elif swState[11] == 1 and col == 3 and GPIO.input(A_p) == 1:
            print("release #")
            swState[11] = 0

        col += 1
        if col > 3:
            col = 1

def __main__():
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GLCD.PinsInit(20, 7, 8, 9, 18, 19, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)
    GLCD.GLCDInit()
    GLCD.GLCDDisplayClear()

    roop = 10 * 60 * 60
    try:
        while True:
            SW.PinsInit(21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)
            SW.SW_Sample()
            time.sleep(0.1)
    except KeyboardInterrupt:
        GLCD.GLCDDisplayClear()
        GPIO.cleanup()

__main__()

思った以上に長くなった。

まずピン設定ですが、Ｘ，Ｙ，Ｚに繋がるピンが出力用、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに繋がるピンが入力用になります。

そして、Ｘ，Ｙ，ＺはHIGHで初期化します。

サンプル処理では、whileの無限ループの中で、

X=LOW、Y=HIGH、Z=HIGH

X=HIGH、Y=LOW、Z=HIGH

X=HIGH、Y=HIGH、Z=LOW

を繰り返します。

その中で、A~Dの中にLOWの信号があれば、Ｘ，Ｙ，ＺのLOW出力の状態とA~DのLOW入力の状態を

• 

この表に当てはめて、押下されたボタンを特定します。

ただ、無限ループで動いているので、普通に信号だけを見ていると、ものすごい数の入力をプログラムが検出してしまうので、スイッチの状態を保持し、その値と変化があるか、ということを確認する必要があります。

また、物理スイッチが入ったとき、信号が一瞬の短い間、HIGH/LOWを繰り返すような信号になります。

これをチャタリングといいます。

何も対策していないと、スイッチ1回しか押していなくても、プログラムは数回スイッチを押したと判断してしまうことがあります。

なので、それを回避するために、スイッチの検出を行った後、50ミリ秒後にもう一度信号を確認、信号に変化が無ければスイッチオンとする、という風にする必要があります。

実行結果はこうなりました。

pi@raspberrypi:~/RaspiDisplayMonitor $ python3 main.py
push 1
release 1
push 2
release 2
push 3
release 3
push 4
release 4
push 5
release 5
push 6
release 6
push 7
release 7
push 8
release 8
push 9
release 9
push *
release *
push 0
release 0
push #
release #
push 1
push #
release 1
release #
push 2
push 8
release 8
push 9
release 9
release 2

同時押しも動きましたね。

これで基本的な動きは出来ました。

次回は、これをモジュール化して今までのプログラムと組み合わせていましょう。

次は、スイッチを繋げてみます。

購入したのはスイッチが12個付いている簡易的なキットです。

• 

この基板に部品を設置して、はんだ付けします。

• 

ダイオード。

向きに注意。

向きを間違えると動きません。

黒い印が付いている方がカソードになります。

基板に向きがきちんと書かれているので、それに従って配置します。

• 

抵抗。

• 

で、これがスイッチ。

• 

はんだ付け完了。

• 

ブレッドボードに設置。

さらに配線も接続します。

• 

もうこれ以上部品を設置するのは不可能ですね。

ちなみに、配線は以下の様になっています。

12SWとあるのが、今回追加したスイッチモジュールです。

• 

スイッチが押されたかの確認は、

X=LOW、Y=HIGH、Z=HIGH

X=HIGH、Y=LOW、Z=HIGH

X=HIGH、Y=HIGH、Z=LOW

の状態を繰り返し、そのときのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力状態(押されたときにLOWになる)を確認します。

ＸＹＺとＡＢＣＤの組み合わせはこんな感じです。

• 

回路はこんな感じ。

• 

これを見たところ、おそらく、スイッチを押していないときは、▼から入ってきた入力がそのままA~Dに流れていく(HIGH)のでしょう。

そして、X~YがLOWの時にスイッチを押すと、▼の入力がスイッチの方へ流れていくので、その結果、A~DがLOWとなるのでは、と思います。

まぁ、この回路を流用すれば、自分で部品を調達してスイッチ回路を組むことも可能でしょう。

次回はこれを動かすためのプログラムコードを作成します。