環境センサー「BME280」の情報をネット上にアップロード

「raspberry pi 3でC言語による環境センサー「BME280」の接続」でC言語により温湿度・気圧データを入力しましたが、今回はPython言語により温湿度・気圧データを入力して、raspberry pi 3からjson形式でネット上にアップロードします。json形式でネット上にアップロードするには、「python言語でHTTP Request-jsonによるデータ送信」を使用します。

「raspberry pi 3への環境センサー「BME280」の接続」と「raspberry pi 3でのBME280の接続確認」については、上記のリンクを参照ください。

環境センサー「BME280」プログラムの作成

環境センサー「BME280」のPython言語によるプログラムは、スイッチサイエンスの「SWITCHSCIENCE/BME280」を流用します。

Pythonから操作ために、次のように「python-smbus」パッケージをインストールします。

$ sudo apt-get install python-smbus

I2C 通信には smbus ライブラリを利用します。smbus.SMBus(bus_number) にてコネクションオブジェクトを取得し、write_byte_data で指定したアドレスに一バイトのデータを出力し、read_byte_dataで指定したアドレスから一バイトのデータを入力します。

「jsondump.php」は、サーバから受け取ったhttpメッセージのヘッダとbodyをレスポンスとして返すphpプログラムです。

bme280.py

# coding: utf-8

import smbus
import json
import requests

bus_number = 1
i2c_address = 0x76

bus = smbus.SMBus(bus_number)

digT = []
digP = []
digH = []

t_fine = 0.0


def writereg(reg_address, data):
    bus.write_byte_data(i2c_address, reg_address, data)


def get_calib_param():
    calib = []

    for i in range(0x88, 0x88 + 24):
        calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address, i))
    calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address, 0xA1))
    for i in range(0xE1, 0xE1 + 7):
        calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address, i))

    digT.append((calib[1] << 8) | calib[0])
    digT.append((calib[3] << 8) | calib[2])
    digT.append((calib[5] << 8) | calib[4])
    digP.append((calib[7] << 8) | calib[6])
    digP.append((calib[9] << 8) | calib[8])
    digP.append((calib[11] << 8) | calib[10])
    digP.append((calib[13] << 8) | calib[12])
    digP.append((calib[15] << 8) | calib[14])
    digP.append((calib[17] << 8) | calib[16])
    digP.append((calib[19] << 8) | calib[18])
    digP.append((calib[21] << 8) | calib[20])
    digP.append((calib[23] << 8) | calib[22])
    digH.append(calib[24])
    digH.append((calib[26] << 8) | calib[25])
    digH.append(calib[27])
    digH.append((calib[28] << 4) | (0x0F & calib[29]))
    digH.append((calib[30] << 4) | ((calib[29] >> 4) & 0x0F))
    digH.append(calib[31])

    for i in range(1, 2):
        if digT[i] & 0x8000:
            digT[i] = (-digT[i] ^ 0xFFFF) + 1

    for i in range(1, 8):
        if digP[i] & 0x8000:
            digP[i] = (-digP[i] ^ 0xFFFF) + 1

    for i in range(0, 6):
        if digH[i] & 0x8000:
            digH[i] = (-digH[i] ^ 0xFFFF) + 1


def readdata():
    data = []
    for i in range(0xF7, 0xF7 + 8):
        data.append(bus.read_byte_data(i2c_address, i))
    pres_raw = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4)
    temp_raw = (data[3] << 12) | (data[4] << 4) | (data[5] >> 4)
    hum_raw = (data[6] << 8) | data[7]
    return compensate_t(temp_raw), compensate_p(pres_raw), compensate_h(hum_raw)


def compensate_p(adc_p):
    global t_fine
    pressure = 0.0

    v1 = (t_fine / 2.0) - 64000.0
    v2 = (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 2048) * digP[5]
    v2 += ((v1 * digP[4]) * 2.0)
    v2 = (v2 / 4.0) + (digP[3] * 65536.0)
    v1 = (((digP[2] * (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 8192)) / 8) + ((digP[1] * v1) / 2.0)) / 262144
    v1 = ((32768 + v1) * digP[0]) / 32768

    if v1 == 0:
        return 0
    pressure = ((1048576 - adc_p) - (v2 / 4096)) * 3125
    if pressure < 0x80000000:
        pressure = (pressure * 2.0) / v1
    else:
        pressure = (pressure / v1) * 2
    v1 = (digP[8] * (((pressure / 8.0) * (pressure / 8.0)) / 8192.0)) / 4096
    v2 = ((pressure / 4.0) * digP[7]) / 8192.0
    pressure += ((v1 + v2 + digP[6]) / 16.0)

    return pressure / 100


def compensate_t(adc_t):
    global t_fine
    v1 = (adc_t / 16384.0 - digT[0] / 1024.0) * digT[1]
    v2 = (adc_t / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * (adc_t / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * digT[2]
    t_fine = v1 + v2
    temperature = t_fine / 5120.0
    return temperature


def compensate_h(adc_h):
    global t_fine
    var_h = t_fine - 76800.0
    if var_h != 0:
        var_h = (adc_h - (digH[3] * 64.0 + digH[4] / 16384.0 * var_h)) * (
        digH[1] / 65536.0 * (1.0 + digH[5] / 67108864.0 * var_h * (1.0 + digH[2] / 67108864.0 * var_h)))
    else:
        return 0
    var_h *= (1.0 - digH[0] * var_h / 524288.0)
    if var_h > 100.0:
        var_h = 100.0
    elif var_h < 0.0:
        var_h = 0.0
    return var_h


def setup():
    osrs_t = 1  # Temperature oversampling x 1
    osrs_p = 1  # Pressure oversampling x 1
    osrs_h = 1  # Humidity oversampling x 1
    mode = 3  # Normal mode
    t_sb = 5  # Tstandby 1000ms
    filter = 0  # Filter off
    spi3w_en = 0  # 3-wire SPI Disable

    ctrl_meas_reg = (osrs_t << 5) | (osrs_p << 2) | mode
    config_reg = (t_sb << 5) | (filter << 2) | spi3w_en
    ctrl_hum_reg = osrs_h

    writereg(0xF2, ctrl_hum_reg)
    writereg(0xF4, ctrl_meas_reg)
    writereg(0xF5, config_reg)


setup()
get_calib_param()

if __name__ == '__main__':
    sensor = {}
    try:
        sensor["Temperature"], sensor["Pressure"], sensor["Humidity"] = readdata()
        response = requests.post(
            'http://192.168.0.100/jsondump.php',
            json.dumps(sensor),
            headers={'Content-Type': 'application/json'})
        print response.text
    except KeyboardInterrupt:
        pass

__name__ とは
上記の「bme280.py」の場合、基本的に、「setup()」と「get_calib_param()」は絶対実行されます。「 if __name__ == ‘__main__’:」の判定は、コマンドラインから実行した場合、__name__という変数（属性）の中に自動的に__main__が代入されてTrueとなり、import文でモジュールとしてインポートされた場合、そのモジュール名 が__name__に入り、Falseとなります。

環境センサー「BME280」プログラムの実行

作成したプログラム「bme280.py」を実行すると、次のように端末に表示されます。気圧(Pressure)、温度(Temperature)、湿度(Humidity)の各センサ情報が、json形式になっていることが確認できます。

$ python bme280.py
Array
(
    [Host] => 192.168.0.100
    [Content-Length] => 98
    [Accept-Encoding] => gzip, deflate
    [Accept] => */*
    [User-Agent] => python-requests/2.4.3 CPython/2.7.9 Linux/4.1.19-v7+
    [Connection] => keep-alive
    [Content-Type] => application/json
)
body{"Pressure": 1024.0542897935327, "Temperature": 20.222181864851155, "Humidity": 51.97098824435462}