Kyは空気が読めない
Raspberry Pi

【プログラミング】Raspberry PiにGPIOケーブルが接続されているかを判定する方法。

2025.01.18 土
143 view
【プログラミング】Raspberry PiにGPIOケーブルが接続されているかを判定する方法。

Raspberry Piを買って最初のうちは配線を楽しんでいるころだろう。

そんな時にふとこう思ったことは無いだろうか。

配線が挿さっているか、抜かれているかを判別したい。

私は初めてRaspberry Piにケーブルを差し込んだ時、爆弾解除ゲームが思い浮かんだ。

そのゲームを作るには、配線が挿さっているか、抜かれているかを判別する必要がある。

ということで今回は、GPIOケーブルが接続されているか判定する方法を紹介する。

目次
  1. GPIOとは
    1. サンプルコード
      1. スクリプトファイルの用意
    2. GPIOの接続を判定するコード
      1. コードの説明
    3. ソースコードのダウンロード
      1. まとめ

        GPIOとは

        ラズパイの基板上にあるピンのことで、さまざまな電子部品やセンサーと接続し、データの送受信を行うために使われる。

        サンプルコード

        スクリプトファイルの用意

        まずは、Pythonのファイルを用意する。

        今回は、GPIOの接続を判定するPythonスクリプトを用意する。

        app.py

        #app.py

        app.pyはGPIOの接続を判定をするPythonスクリプトだ。

        ディレクトリ構造をツリーで確認

        project_directory/    # プロジェクトのルートフォルダ
└── app.py

        ファイルは上記のディレクトリ構造で配置する。

        これで準備は完了だ。

        GPIOの接続を判定するコード

        import RPi.GPIO as GPIO
import time
import threading

# GPIOの初期化
def setup_gpio(pins):
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.cleanup()
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    for pin in pins:
        GPIO.setup(pin, GPIO.IN)

# ワイヤーが切断されたか確認
def monitor_wire(wire, stop_event):
    while not stop_event.is_set():
        wire_state = GPIO.input(wire["pin"])

        # ワイヤーが接続されたままの場合（LOW）
        if not wire["connected"] and wire_state == GPIO.LOW:
            wire["connected"] = True
            print(f"{wire['pin']}番のワイヤーが接続された。")

        # ワイヤーが切断された場合（HIGH）
        elif wire["connected"] and wire_state == GPIO.HIGH:
            start_time = time.time()
            while GPIO.input(wire["pin"]) == GPIO.HIGH:
                if time.time() - start_time > 1:
                    wire["connected"] = False
                    print(f"{wire['pin']}番のワイヤーを切断した。")
                    break
        time.sleep(0.1)  # 少し待機してから再チェック

def main():
    wires = [
        {"pin":  4, "connected": False},
        {"pin": 17, "connected": False},
        {"pin": 27, "connected": False},
        {"pin": 22, "connected": False},
        {"pin": 10, "connected": False},
        {"pin":  9, "connected": False},
        {"pin": 11, "connected": False},
        {"pin":  5, "connected": False},
        {"pin":  6, "connected": False},
        {"pin": 13, "connected": False},
        {"pin": 19, "connected": False},
        {"pin": 26, "connected": False},
        {"pin": 14, "connected": False},
        {"pin": 15, "connected": False},
        {"pin": 18, "connected": False},
        {"pin": 23, "connected": False},
        {"pin": 24, "connected": False},
        {"pin": 25, "connected": False},
        {"pin":  8, "connected": False},
        {"pin":  7, "connected": False},
        {"pin": 12, "connected": False},
        {"pin": 16, "connected": False},
        {"pin": 20, "connected": False},
        {"pin": 21, "connected": False},
    ]
    setup_gpio([wire["pin"] for wire in wires])

    stop_event = threading.Event()
    threads = []

    # 各ワイヤーの監視スレッドを開始
    for wire in wires:
        thread = threading.Thread(target=monitor_wire, args=(wire, stop_event))
        threads.append(thread)
        thread.start()
    try:
        while True:
            time.sleep(0.5)
    except KeyboardInterrupt:
        print("\n操作が中断された。")
    finally:
        stop_event.set()  # 全スレッドを停止
        for thread in threads:
            thread.join()  # スレッドの終了を待つ

if __name__ == '__main__':
    main()

        コードの説明

        モジュールの読み込み

        import RPi.GPIO as GPIO
import time
import threading

        RPi.GPIOは、Raspberry Pi の GPIO ピンを制御するライブラリだ。

        timeは、待機処理 (sleep()) や時間計測 (time.time()) に使用する。

        threadingは、並行処理（複数のワイヤーを同時に監視する）に使用する。

        GPIO の初期化

        def setup_gpio(pins):
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.cleanup()
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)

    for pin in pins:
        GPIO.setup(pin, GPIO.IN)

        GPIO.cleanup() を実行することで、前回の GPIO 設定が残っていてもリセットされる。

        GPIO.setmode(GPIO.BCM) により、GPIO のピン番号は物理的なピン番号ではなく GPIO 番号で指定される。

        GPIO.setup(pin, GPIO.IN) で各ピンを 入力モード（IN） に設定する。

        ワイヤーの監視関数

        def monitor_wire(wire, stop_event):
    while not stop_event.is_set():
        wire_state = GPIO.input(wire["pin"])  # 現在のピンの状態を取得

        # ワイヤーが接続されたままの場合（LOW）
        if not wire["connected"] and wire_state == GPIO.LOW:
            wire["connected"] = True
            print(f"{wire['pin']}番のワイヤーが接続された。")

        # ワイヤーが切断された場合（HIGH）
        elif wire["connected"] and wire_state == GPIO.HIGH:
            start_time = time.time()  # 切断が始まった時間を記録
            while GPIO.input(wire["pin"]) == GPIO.HIGH:
                if time.time() - start_time > 1:  # 1秒以上 HIGH 状態が続いたら切断と判断
                    wire["connected"] = False
                    print(f"{wire['pin']}番のワイヤーを切断した。")
                    break
        time.sleep(0.1)  # 0.1秒待機して再チェック

        GPIO.input(wire["pin"]) で現在の GPIO ピンの状態を取得する。

        LOW（0）なら ワイヤーが接続されている。

        HIGH（1）なら ワイヤーが切断されている。

        1秒以上 HIGH が続いたら「ワイヤーが切断された」と判定する。

        time.sleep(0.1) で 0.1 秒間隔で状態をチェックし続ける。

        メイン処理

        def main():
    wires = [
        {"pin":  4, "connected": False},
        {"pin": 17, "connected": False},
        {"pin": 27, "connected": False},
        {"pin": 22, "connected": False},
        {"pin": 10, "connected": False},
        {"pin":  9, "connected": False},
        {"pin": 11, "connected": False},
        {"pin":  5, "connected": False},
        {"pin":  6, "connected": False},
        {"pin": 13, "connected": False},
        {"pin": 19, "connected": False},
        {"pin": 26, "connected": False},
        {"pin": 14, "connected": False},
        {"pin": 15, "connected": False},
        {"pin": 18, "connected": False},
        {"pin": 23, "connected": False},
        {"pin": 24, "connected": False},
        {"pin": 25, "connected": False},
        {"pin":  8, "connected": False},
        {"pin":  7, "connected": False},
        {"pin": 12, "connected": False},
        {"pin": 16, "connected": False},
        {"pin": 20, "connected": False},
        {"pin": 21, "connected": False},
    ]
setup_gpio([wire["pin"] for wire in wires])

        監視対象の GPIO ピンリスト を作成する。

        各ピンに connected: False（未接続状態）を設定する。

        setup_gpio() を呼び出して GPIO ピンを初期化する。

        スレッドを使って複数のワイヤーを監視

        stop_event = threading.Event()
threads = []

# 各ワイヤーの監視スレッドを開始
for wire in wires:
    thread = threading.Thread(target=monitor_wire, args=(wire, stop_event))
    threads.append(thread)
    thread.start()

        stop_event は、全スレッドを停止するためのイベントを作成する。

        各ワイヤーごとにスレッドを作成し、 monitor_wire() を並行実行する。

        threading.Thread() で新しいスレッドを作成する。

        thread.start() でスレッド開始（並行処理）する。

        ソースコードのダウンロード

        これらのコードはGithubにアップロードしている。

        コードのダウンロードはこちら (github.com)

        上記のページに、すべてアップロードされているので、必要な方はぜひ使ってみてくれ。

        まとめ

        いかがだっただろうか。

        無事に、GPIOに接続されたワイヤーを監視出来ただろうか。

        このコードを使えば、ワイヤーを使った爆弾解除ゲームや黒ひげ危機一発などのゲームを再現することが出来るだろう。

        ぜひ使ってみてくれ。

        コメントはこちらから

        必須コメント

        必須ハンドルネーム

        プロフィールアイコン画像
        空気
        プログラマー兼ブロガー。様々なプログラミング言語を使いアプリやゲーム、ツールなどを開発。
        検索
        人気記事
        【アプリ】古くなって使わなくなったAndroidやiPhoneをStream Deck化。これさえあればStream Deckを買う必要なし。
        【サーバ】ポート開放なしで手軽にサーバを構築する方法を3選！サーバを立てるソフトの開発者はすべて日本人のため安心。
        【配布】マウスクリック連打ソフト「MashMouse」を完全無料配布します。ぜひ使ってみてください。
        カテゴリ
        タグ
        月別アーカイブ
        目次
        1. GPIOとは
          1. サンプルコード
            1. スクリプトファイルの用意
          2. GPIOの接続を判定するコード
            1. コードの説明
          3. ソースコードのダウンロード
            1. まとめ
              プライバシーポリシー
              お問い合わせ
              © 2023 - 2025 Kyは空気が読めない All rights reserved.