Raspberry pi CPU用の冷却装置を作る。 ～設計編～

さて、番外編を除き、前回紹介した冷却ファンなのですが、これをRaspberry piの冷却に使うにはどうするか。

BCM2835という、Raspberry piのCPU+GPUを内包するSoC内に温度センサーが組み込まれているので、それを利用することにしました。

詳しい話は後回しにするとして、このフローチャートを見ていただければ粗方わかるかと思います。

で、これをプログラムに書き起こしてみたのが以下のコードになります。

measuretemp.c

/* // Software CPU cooler for Raspberry pi. // Author : 2014 Akio Fujimoto. // Contact : email : clustered<dot>forest-at-gmail<dot>com // Replace "<dot>" to ".". // Replace "-at-" to "@". // blog : http://physicalelec.blogspot.jp/ */ #include<stdio.h> char buf[6]; // input buffer. int raw_temp; // and then store the value to this variable using atoi(). const int thr_temp = 60000; // warning temperature threshold value. // read temperature. main(int argc, char *argv[]){ raw_temp = getCPUtemp(); printf("%d\n",raw_temp); // debug print. // This will determine whether your CPU is over threshold value or not. if (raw_temp >= thr_temp){ printf("\nThe temperature of this CPU is high, will now cooldown. (>_<;)\n"); cpuCool(); } printf("\nThe temperature of this CPU is nominal. (^-^)b\n"); } int getCPUtemp(){ FILE *fp; // fp = fopen("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp","r"); //original. fp = fopen("./temp","r"); // for debugging use, so remove this line. fgets(buf, 6, fp); fclose(fp); int temp = atoi(buf); return temp; } cpuCool(){ // system("sudo sh ./test.sh"); // determine which statement to use. while (raw_temp > thr_temp){ system("sh ./fanon.sh"); // write a shell script for CPU cooldown. // raw_temp = getCPUtemp(); // original code. uncomment to get real CPUtemp. /* debug */ // raw_temp-=100; printf("raw_temp : %d\n",raw_temp); /* debug block end. */ } system("sh ./fanoff.sh"); // determine threshold end. } // cpuCool method end.
ファンをON,OFFにするシェルスクリプトは実行ファイルと同一ディレクトリに配置する必要があります。

fanon.sh

#!/bin/sh echo 'cooling...' #Write a code for cooling your CPU! #e.g. turn on a CPU fan for several seconds via GPIO on your Raspberry Pi. sudo su echo 24 > /sys/class/gpio/export echo out > /sys/class/gpio/gpio24/direction echo 1 > /sys/class/gpio/gpio24/value ## turn on fan.

fanoff.sh

#!/bin/sh echo 'stopping...' #Write a code for cooling your CPU! #e.g. turn on a CPU fan for several seconds via GPIO on your Raspberry Pi. sudo su #echo 24 > /sys/class/gpio/export #echo "out" > /sys/class/gpio/gpio24/direction echo 0 > /sys/class/gpio/gpio24/value ## turn off fan. echo 24 > /sys/class/gpio/unexport ## clean GPIO.


これらのファイル群をまとめたのがこちらです。
なお、ライセンスはMITライセンスとします。
MITライセンスについてはこちらを参照してください。
念のため、ファイル内のLICENSEより抜粋して貼り付けておきます。
The MIT License (MIT)

Copyright (c) 2014 Akio Fujimoto.

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
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furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in
all copies or substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
THE SOFTWARE.

実行結果

コンパイルも無事通り、監視して読み取ったCPU温度を表示し、ファン駆動の必要なしとメッセージが出ました。
60℃を越すと顔文字を標準出力に出してGPIOを動かすのですが、肝心のファンが動きません。

テストデータ（raw_temp >= 60000になるように作成したテキストファイルを読み込ませる）で高温状態を再現してみたところ、目論見通りGPIO24が一応HIGHレベルになりました。LEDは点きますがやはりファンが動きません。ただの屍のようです。
メダルが輝くのも此処までか、まさかまさかの骨折り損のくたびれ儲けとなるのか…Raspberry piのGPIO、結構曲者かも…。

めんどくささで言ったらArduinoより扱いづらいかも。

• ショートしたらシステム全体が落ちるわけだし。
• その後デバッグするにしてもLinux（Raspbian）が完全に起動するまで結構時間かかるし…。
• Arduinoよりも信号レベルは低そうだし、
• GPIOの一部のピンには3.3Vオンリーで、5Vを与えるとSoC（BCM2835）が破損するピンが存在するし…

とりあえず我ながら非常に辛い決断ですが、解決策が見つかるまでいったん凍結するしかなさそうです…

まとめとしては、GPIO駆動は上手く行ったけど大電流を消費するモーター駆動の点で引っかかってる。といった具合ですかね。


次回へ続く…（のか？）