【直結でOK】RaspberryPi Pico MicroPythonでI2C通信をする方法 TMP102【ラズパイ ピコ】

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PicoとTMP102の接続

以下のように、PicoとTMP102を接続します。旧型のためADD0の位置が違いますが、右側の赤い基盤がTMP102です。

配線方法を分かりやすいFritzingのイラストで説明する。 — 接続方法(イラスト)

ピン番号	Pico	TMP102
1	I2C0 SDA	SDA
2	I2C0 SCL	SCL
3	GND	GND
23	GND	ADD0
36	3.3V (OUT)	V+

Picoピンアサイン(Pin-Out)

※ Pico公式サイトより引用

使用する部品

今回の回路では、以下の部品を使用します。

RaspberryPi Pico

Pico本体です。一時期は半導体不足の影響がありましたが、今は価格・納期とも安定しています。

Raspberry Pi Pico

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温度センサTMP102

今回使い方を解説する温度センサです。

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【サンハヤト Sunhayato】サンハヤトブレッドボードエコノミーパック SRH-21CE

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ブレッドボード

国内サンハヤト製のブレッドボードです。少々堅めの指し心地ですが、海外製と違ってピン穴の番号がすべて印刷されており、品質も高いのでおすすめです。

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ジャンパワイヤ(キット)

固いジャンパワイヤがセットになったキットです。やわらかい配線よりスッキリした回路が作れます。

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ジャンパワイヤ(自作用)

キットだと丁度いい長さがない、色がない。という方は以下の配線で自作できます。ジャンパワイヤとほぼ同じ固さの配線なので、切って曲げるだけで理想のジャンパワイヤが作れます。

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実行結果

後述する「温度取得のコード」の実行結果は以下の通りです。

TMP102から取得した温度情報がThonny下部のシェル画面に表示されます。

全体コード

TMP102から温度情報を取得する、MicroPythonのコードです。

from machine import Pin, I2C
import time

# I2Cに使うピンの設定です
i2c = I2C(0, scl=Pin(1), sda=Pin(0), freq=100000)

# デバイスのアドレスをスキャンします
addr = i2c.scan()
print( "address is :" + str(addr) )

# 温度情報を100回取得します
for i in range(100):
    # OSのI/Oエラーが良く出るので、Try-exceptで囲います
    try:
        # tmp102の温度情報(12bit)は2byteに分かれて送られるため
        # 2byte分Readします。
        data = []
        data = i2c.readfrom(72,2)

        # 12bit は 1つ目の8bit全て、2つ目の下位4bitをに分かれます。
        # そのため、2つのデータをビットシフトして足します。
        tmp =  data[0] << 4
        tmp += data >> 4

        # 値1で、0.0625度となるため、計算した値にその値を掛け算して
        # 温度情報に変換します。
        print(tmp * 0.0625)
        time.sleep(1)
        
    except:
        print("Error")
        time.sleep(1)

コードのポイント

I2Cのピン設定とアドレスの取得

I2C通信に使うピンを設定します。ピン番号は以下の「GP〇」の番号を指定してください。今回は「GP0」と「GP1」を使います。

正しいピン番号が指定できていれば、i2c.scan()で、TMP102のアドレス「72(0x48)」が取得できます。

# I2Cに使うピンの設定です
i2c = I2C(0, scl=Pin(1), sda=Pin(0), freq=100000)

# デバイスのアドレスをスキャンします
addr = i2c.scan()

ADD0でアドレス番号を安定させる

TMP102は「ADD0」のピンに電圧をかけるかどうかで、デバイスのアドレスが変わります。ADD0への接続は必須ではありませんが、アドレスが不安定になる場合は、ADD0への接続を試してみてください。

(今回はPicoのGNDに接続してアドレスを72に設定しています)

ADDR0への接続	アドレス
3V3 (OUT) を接続	73
0V(GND)を接続	72
未接続	73 / 72 が不安定に切り替わる場合あり

i2c.readfrom()で温度データを取得する

i2c.readfromで温度データを取得します。引数に「取得するデバイスのアドレス」と「データ数」を指定すると、戻り値でTMP102からの温度データが配列が返されます。

i2c.readfrom( デバイスのアドレス、取得するデータ数[byte] )

TMP102の温度データは2byteなので、以下のようにデバイスのアドレス(72)と、データ数(2)を指定します。温度情報はdataの配列に代入されます。

        # tmp102の温度情報(12bit)は2byteに分かれて送られるため
        # 2byte分Readします。
        data = []
        data = i2c.readfrom(72,2)

温度データから温度へ変換する

取得した配列2byte(16bit)のデータうち、温度データとして使われるのは12bitのみです。
そのため、以下のビットシフト・計算をしてデータから温度を作成します。ビットシフトの内容はイメージと合わせて後述します。

        # 12bit は 1つ目の8bit全て、2つ目の下位4bitをに分かれます。
        # そのため、2つのデータをビットシフトして足します。
        tmp = data[0] << 4
        tmp += data >> 4

        # 値1で、0.0625度となるため、計算した値にその値を掛け算して
        # 温度情報に変換します。
        print(tmp * 0.0625)

① 1つ目のデータ(data[0])を、左に4ビットシフト

1つ目のデータの「8～1のビット」に、温度データの「12~5ビット」のデータが格納されています。
そのままではビットの番号が合わないので、ビットを左にシフトして温度データのビットの番号に合わせます。シフトした結果は、tmpという変数に代入します。

② ２つ目のデータ (data[ 1])を右に4ビットシフト

2つめのデータの「８~5ビット」に、温度データの「4~1ビット」のデータが格納されています。
こちらもビット番号が合わないので、ビットを右にシフトして温度データのビットの番号に合わせます。
(右にあふれたデータは削除、左側には0が追加されます)

シフトすると、tmpの空いている部分にピッタリと合うようになるので、2つ目のデータをtmpに結合(足し算)します。

この変換で、「tmp」に、TMP102の温度データ(12bit)の値をセットすることができます。

実際の温度への変換

TMP102からの温度データの単位は、0.0625度となっています。そのためtmpの内容に0.0625を掛け算すると、実際の温度の数値になります。

上のイメージの、tmp(0001 1010 0000)を十進数にすると「416」になります。
416 × 0.0625の掛け算をすると「26度」になります。

まとめ

Raspberry Pi Picoで、MicroPythonを使ってI2C通信を行う方法について解説しました。参考になればうれしいです。

I2Cで使える機器は他にもたくさん

温度センサ以外にも、I2Cで接続できる機器はたくさんあります。今回覚えた知識を使って、ぜひ他のデバイスにもチャレンジしてみてください。

以下はPicoで使えるデバイスの一例です。

ディスプレイ

小型のディスプレイです。MicroPythonの用のライブラリが用意されている「SSD1306」が制御ICに使われているので、ライブラリを使って簡単にプログラムすることができます。

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