Raspberry Pi 3を使って200kHzのLチカをする方法

RaspberryPi3を使って高速ストロボ撮影をしようと思い、WiringPiを使って簡単なプログラムを作成して試してみましたが、オシロスコープで見ると周波数が100kHz程度までしか上昇しません。
理想としては200kHz程度まであげたいのですが、解決方法はございますでしょうか。ご教授お願い致します。

Python
1# -*- coding:utf-8 -*-
2
3import wiringpi
4import time
5
6# frequency of pulse
7# freq = (200e3)**-1  これぐらいの周波数がほしいが、これでは20kHz程度にしかならない
8freq = (200e4)**-1
9
10led_pin = 23
11
12wiringpi.wiringPiSetupGpio()
13wiringpi.pinMode(led_pin, 1)
14
15try:
16    while True:
17        wiringpi.digitalWrite(led_pin, 1)
18        time.sleep(freq/2)
19  
20        wiringpi.digitalWrite(led_pin, 0)
21        time.sleep(freq/2)
22
23
24except KeyboardInterrupt:
25    pass

行動規範の内容に同意します

回答3件

ベストアンサー

R_SSKさん、

特定のピンでしか対応していませんが、ハードウェアPWMを使うのはどうでしょう。

gpio readallとやって出てくる、(Physical12/BCM18/wPi1)ピンがその対応している一つなので、例を書きます。

とりあえず、これで、200kHzの信号が出てくるでしょうか？(いま、こちらでは動作確認できないので、報告をもらえるとありがたいです。)

gpio mode 1 pwm　# wPiの番号で指定(デフォルト) : (Physical12/BCM18/wPi1)
gpio pwm-ms     # PWM動作モード
gpio pwmr 16
gpio pwmc 6 
gpio pwm 1 8 # 出力開始
.
.
gpio pwm 1 0 # 停止(LOW)

簡単な説明

gpioコマンドで、ラズパイのHW PWMを設定するパラメータは、5つ

gpio mode <pin> pwm : Pinの設定
gpio <pwm-balまたはpwm-ms> # Mode: pwm-bal(balanced)/pwm-ms(mark space)　だいたい、pwm-msを使う。
gpio pwmr <pwmr_val>    # PWM Duty Cycle Range: pwmr_val = 2~4096
gpio pwmc <pwmc_val>    # Clock divider: pwmr_val = 2 ~ 4095
gpio pwm <pin> <pwm_val>  # val = 0 ~ pwmr_val これで、dutyを決めます。

出力される周波数 = 19.2MHz / (pwmr * pwmc)
とのことなので、最大で、(pwmr,pwmc)=(2,2)のときで、4.8MHzまで、いけるらしいです。

Clock dividerで、基本のクロック、(Duty Cycle Range * 基本クロック)が、PWMの周波数、
pwmコマンドのパラメータで、HIGHにする分を決めます。

200KHzをつくるとすると　19.2MHz/200KHz = 96 なので、
(pwmr,pwmc)= (2,48), (3,32), (4, 24), (6,16), (8,12), ... というのが使えるので、
(pwmr,pwmc)=(16, 6)あたりを使うとします。

基本のクロックは、19.2MHz / 6 = 3.2MHz　(0.3125us / clk)
pwmrの16のうち、8clk分をHIGHにして、残り8clkをLOWとすると、
0.3125us * 8 = 2.5usecで、HIGH / LOWが繰り返される => 5us周期 => 200kHz

HIGH/LOWの率を変えると、LEDの明るさだったり、モーターの位置だったり、制御できるようになると思います。

投稿2019/06/07 17:21

mt08

総合スコア1825

R_SSK

2019/06/10 08:19

お返事が遅くなり申し訳ございません。手元にあったラズパイで実行していましたがうまくいかず，ほかのラズパイを借りてやってみたら回答いただいたコードで上手く行きました！ピンの故障か環境の違いのせいかはわかりませんができることがわかったので良かったです。ご丁寧に例と説明まで加えていただき勉強になりました。ありがとうございました！

行動規範の内容に同意します

    while True:
        wiringpi.digitalWrite(led_pin, 1)
        time.sleep(freq/2)

        wiringpi.digitalWrite(led_pin, 0)
        time.sleep(freq/2)

というコードなので、１回のループにかかる時間は、wiringpi.digitalWriteを２回実行する時間＋time.sleep(freq/2)を実行する時間になります。
wiringpi.digitalWriteの実行にかかる時間が0で、ループの繰り返し処理にかかる時間が0なら原理的には200KHzの信号が出るでしょうが、実際にはwiringpi.digitalWriteの実行にもループの繰り返し処理にも時間がかかります。

とりあえず、”time.sleep(freq/2)”の行を（２行とも）削除して、実行してみてください。
そこで得られる信号の速度が、Raspberry pi 3のソフトウェアで実現できる能力の限界です。

投稿2019/06/09 05:34