Elec/App/RasPi/RTC

はじめに†

Raspberry Piで機器を作っていると、地味に困るのが時計合わせです。とくにネットワークにつなげられないと、NTPで時刻取得ができないので、データのログを取るときに、嘘っぱちの時刻を使わなければならなくなってしまいます。

ここでは、外付けのリアルタイムクロックユニットを使って、簡単に時刻を保持する機能を追加します。

N番煎じ感はありますが、覚え書きとI2C通信の勉強ついでに・・・

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実験環境†

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RTCユニットの製作†

秋月電子で一番安価に購入できるIC「DS1307」を選定しました。 DS1307のデータシートを参考にしています。

試作した基板の外観

実装・表実装・裏

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Raspberry Piとの接続†

Raspberry Pi ピン番号[機能]		RTC ユニット接続先
Pin03 [SDA1, I2C]	→	SDA
Pin05 [SDA1, I2C]	→	SDA
Pin04 [GND]	→	GND
Pin06 [+5V]	→	Vcc

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Raspbianの初期設定†

１．I2Cツールのインストール
```
$ sudo apt-get install i2c-tools
```

２．Raspberri Pi Configの設定を変更
```
$ sudo raspi-config
```
1. 「9 Advanced Options Configure advanced settings」を選択
2. 「A7 I2C Enable/Disable automatic loading of I2C kernel module」を選択
3. 「Would you like the ARM I2C interface to be enabled?」→「YES」を選択
4. 「Would you like the I2C kernel module to be loaded by default?」→「YES」を選択

３．/etc/modules に、設定を追記

$ sudo nano /etc/modules

# /etc/modules: kernel modules to load at boot time.
#
# This file contains the names of kernel modules that should be loaded
# at boot time, one per line. Lines beginning with "#" are ignored.

snd-bcm2835
i2c-dev
rtc-ds1307

これで起動時に、自動的にモジュールがロードされます。

４．起動時に、ds1307をI2Cデバイスとして有効にする記述を追記

$ sudo nano /etc/rc.local

#!/bin/sh -e
#
# rc.local
#
# This script is executed at the end of each multiuser runlevel.
# Make sure that the script will "exit 0" on success or any other
# value on error.
#
# In order to enable or disable this script just change the execution
# bits.
#
# By default this script does nothing.

# Print the IP address
_IP=$(hostname -I) || true
if [ "$_IP" ]; then
  printf "My IP address is %s\n" "$_IP"
fi 

echo ds1307 0x68 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device 

exit 0

５．再起動する

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RTCと通信してみる†

注意：ボタン電池をつなげていない状態では、I2Cの通信の応答がありません。必ずボタン電池をつなげておいてください

pi@raspberrypi:~ $ sudo hwclock
hwclock: ioctl(RTC_RD_TIME) to /dev/rtc to read the time failed: Input/output error

↑こんなエラーメッセージが出ます。

１．まず、DS1307のドライバが組み込まれていることを確認。

pi@raspberrypi:~ $ dmesg | grep -i ds1307
[   15.326130] rtc-ds1307 1-0068: rtc core: registered ds1307 as rtc0
[   15.326196] rtc-ds1307 1-0068: 56 bytes nvram
[   15.332385] i2c i2c-1: new_device: Instantiated device ds1307 at 0x68

DS1307のドライバを認識してます。

２．I2C通信経由で、DS1307を認識しているか確認。

pi@raspberrypi:~ $ sudo i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- UU -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

0x68に検出できています。

３．ハードウェアクロックの確認

pi@raspberrypi:~ $ sudo hwclock
hwclock: Timed out waiting for time change.
hwclock: The Hardware Clock registers contain values that are either invalid (e.g. 50th day of month) or beyond the range we can handle (e.g. Year 2095).

この時点では、まだRTCに時刻を書き込んでおらず、時刻のずれが異常に大きいため、警告が出ています。

４．システムクロック設定の確認

pi@raspberrypi:~ $ timedatectl status
      Local time: Fri 2016-09-23 22:54:24 JST
  Universal time: Fri 2016-09-23 13:54:24 UTC
        RTC time: Sat 2000-01-01 00:00:00
       Time zone: Asia/Tokyo (JST, +0900)
     NTP enabled: no
NTP synchronized: no
 RTC in local TZ: no
      DST active: n/a

この時点では、「RTC time」が2000年のままになっていることが解ります。

５．システムクロックを、RTCへ同期します。
```
pi@raspberrypi:~ $ sudo hwclock -w
hwclock: Timed out waiting for time change.

pi@raspberrypi:~ $ sudo hwclock -w
```
一回では上手くいかないので、複数回、同じコマンドを実行します。

４．システムクロック設定をもう一度確認

pi@raspberrypi:~ $ timedatectl status
      Local time: Fri 2016-09-23 22:54:38 JST
  Universal time: Fri 2016-09-23 13:54:38 UTC
        RTC time: Fri 2016-09-23 13:54:38
       Time zone: Asia/Tokyo (JST, +0900)
     NTP enabled: no
NTP synchronized: no
 RTC in local TZ: no
      DST active: n/a

「Universal time」と、「RTC time」が一致しています。これでRTCに時刻を設定完了です。

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