ESAの彗星探査機「フィラエ」が電力喪失、スリープモードに移行

探査機にとって電力は命です。　フィラエは太陽光パネルに光が当たれば、復活の可能性がありますが、電力源としてバッテリーしか持たないハウスローバーは、それを消費してしまえば、活動できなくなります。　少しでも長くバッテリーを持続させるための制御に利用する計画で、RTCを搭載しました。

RTC-8564NBは、分、時、日、曜日を指定できるアラームと0～255秒（または分）を設定できるタイマーを内蔵しています。　その出力としてINT端子がLowレベルとなるため、Raspberry Piのリセット端子と接続することで、シャットダウン状態のシステムを起動することができます。

RTCのINT端子部分の配線

P6の1番ピンへ接続

I2C接続後、ハードウェアクロックデバイスとして登録します。

/etc/modules-load.d/rasberrypi.conf　へ
rtc-pcf8563　を、追加
echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device　を、実行する。

これで、hwclockコマンドが使用できるようになります。

ところが、システムモジュールとして登録すると、I2Cコマンドで直接操作ができなくなります。　（pythonでは可能なようですが…）

今回は、アラーム設定を直接操作したいので、システムモジュールには登録しません。　（システムモジュールとして登録されていて、一時的に外す場合は　modprobe -r rtc-pcf8563　を実行）

PHPで、RTCを設定するスクリプトを作成しました。

<?php
//RTC SET v1.1 2015.1.11 spacelab
//ハードウェアクロックとして設定されている場合は
//タイムゾーンはUTCが使用されています。
//本スクリプトはJSTとして動作しますので、事前に
//時刻設定を行って下さい。

date_default_timezone_set('Asia/Tokyo');
setlocale(LC_ALL,"ja_JP.UTF-8");

$i2cadd = 0x51; //デバイススレーブアドレス

$msk3 = 0x07;
$msk5 = 0x1f;
$msk7 = 0x3f;
$msk8 = 0x7f;
$bit2 = 0x02;

if($argv[1]){ //パラメータチェック
 $sw = $argv[1];
}else{
 $sw = "-d";
}

switch ($sw){
 case "-d":
 //RTC時刻の取得
 //レジスタの読み込み
 $r_sec = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x02"));
 $r_min = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x03"));
 $r_hou = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x04"));
 $r_day = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x05"));
 //$r_wek = exec("i2cget -y 1 0x51 0x06");
 $r_mon = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x07"));
 $r_yea = substr(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x08"),2) + 2000;

 //不要ビットをマスク
 $r_sec = dechex($r_sec & $msk8);
 $r_min = dechex($r_min & $msk8);
 $r_hou = dechex($r_hou & $msk7);
 $r_day = dechex($r_day & $msk7);
 $r_mon = dechex($r_mon & $msk5);

 $timestamp = mktime($r_hou,$r_min,$r_sec,$r_mon,$r_day,$r_yea,0);
 echo strftime("%c\n",$timestamp);
 break;

 case "-s":
 //RTC時刻をシステムタイマーと同期
 $r_yea = date('y');
 $r_mon = date('m');
 $r_day = date('d');
 $r_wek = date('w');
 $r_hou = date('H');
 $r_min = date('i');
 $r_sec = date('s');

 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x08 0x".$r_yea);
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x07 0x".$r_mon);
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x06 0x".$r_wek);
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x05 0x".$r_day);
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x04 0x".$r_hou);
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x03 0x".$r_min);
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x02 0x".$r_sec);

 $timestamp = mktime($r_hou,$r_min,$r_sec,$r_mon,$r_day,$r_yea,0);
 echo strftime("%c\n",$timestamp);
 break;

 case "-w":
 //RTCをシステム時刻に設定
 //レジスタの読み込み
 $r_sec = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x02"));
 $r_min = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x03"));
 $r_hou = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x04"));
 $r_day = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x05"));
 //$r_wek = exec("i2cget -y 1 0x51 0x06");
 $r_mon = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x07"));
 $r_yea = substr(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x08"),2) + 2000;

 //不要ビットをマスク
 $r_sec = dechex($r_sec & $msk8);
 $r_min = dechex($r_min & $msk8);
 $r_hou = dechex($r_hou & $msk7);
 $r_day = dechex($r_day & $msk7);
 $r_mon = dechex($r_mon & $msk5);

 $timestr = "$r_yea/$r_mon/$r_day $r_hou:$r_min:$r_sec";
 exec("date --set='".$timestr."'");
 echo exec("date")."\n";
 break;

 case "-as":
 //アラーム時刻の設定
 if($argv[2]){
 if($argv[2] =="m"){$a_cas = "0x09";}
 if($argv[2] =="h"){$a_cas = "0x0a";}
 if($argv[2] =="d"){$a_cas = "0x0b";}
 if($argv[2] =="w"){$a_cas = "0x0c";}
 if($argv[3]){
 $a_val = hexdec($argv[3]);
 }else{
 $a_val = 128;
 }
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd $a_cas $a_val");
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x01 0x02");

 }else{
 //アラームセット
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x01 0x02");
 echo "アラームセットしました\n";
 }
 case "-a":
 //アラーム時刻の表示
 $a_set = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x01"));
 $a_min = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x09"));
 $a_hou = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x0a"));
 $a_day = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x0b"));
 $a_wek = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x0c"));

 if ($a_min >=128){$a_min_on = "無効 ";}else{$a_min_on = "有効 ";}
 if ($a_hou >=128){$a_hou_on = "無効 ";}else{$a_hou_on = "有効 ";}
 if ($a_day >=128){$a_day_on = "無効 ";}else{$a_day_on = "有効 ";}
 if ($a_wek >=128){$a_wek_on = "無効 ";}else{$a_wek_on = "有効 ";}

 $a_min = dechex($a_min & $msk8);
 $a_hou = dechex($a_hou & $msk7);
 $a_day = dechex($a_day & $msk7);
 $a_wek = dechex($a_wek & $msk3);

 echo "アラーム設定";
 if (dechex($a_set & $bit2) == 2){echo " 有効\n";}else{echo " 無効\n";}
 echo "Minuite: $a_min_on $a_min\n";
 echo "Hour : $a_hou_on $a_hou\n";
 echo "Day : $a_day_on $a_day\n";
 echo "Week : $a_wek_on $a_wek\n";
 break;

 case "-ar":
 //アラームリセット
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x01 0x00");
 echo "アラームリセットしました\n";
 break;

 case "-ts":
 //タイマーの設定
 if($argv[2]){
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x0f $argv[2]");
 if($argv[3]){
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x0e 0x83");
 }else{
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x0e 0x82");
 }
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x01 0x01");
 }else{
 echo "パラメータが足りません\n";
 }

 case "-t":
 //タイマー情報の表示
 $t_cnt = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x0e"));
 $t_dat = hexdec(exec("i2cget -y 1 $i2cadd 0x0f"));

 echo "タイマー設定";
 if ($t_cnt >=128){echo " 有効\n";}else{echo " 無効\n";}
 if ($t_cnt & 1){$clock = "分";}else{$clock = "秒";}
 echo "Timer: $t_dat $clock\n";
 break;

 case "-tr":
 //タイマーリセット
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x01 0x00");
 exec("i2cset -y 1 $i2cadd 0x0e 0x00");
 echo "タイマーリセットしました\n";
 break;

 case "-h":
 case "-?":
print <<< EOS
使用法: rtcset.php [機能] [設定値]...
機能:
 -d 現在時刻を表示する
 -s RTCをシステムクロックと同期する
 -w RTCの時刻をシステムクロックへ設定する
 -a アラームの設定状況を表示する
 -as [m,h,d,w] [値]
 アラームを有効に設定する
 　 [m,h,d,w] 分,時,日,曜日の項目を指定する
 [値] を省略すると該当項目を無効にする
 曜日の値:日=0 月=1 火=2 水=3 木=4 金=5 土=6
 例: 10時30分に設定
 -as h 10
 -as m 30
 -ar アラームをリセットし、無効に設定する
 -t タイマーの設定状況を表示する
 -ts [値] [秒,分]
 タイマーを有効に設定する
 [値] 0-255(秒) 単位: [初期値=秒,1=分]
 -tr タイマーをリセットし、無効に設定する
 -h,-? 使い方を表示
 -v バージョン情報を表示

EOS;
 break;

 case "-v":
 echo "rtcset.php version 1.1\nCopyright (C) 2015 space laboratory\n";
 break;

}
?>

php rtcset.php -h で、ヘルプが表示されます。　アラームやタイマーの設定をして、シャットダウンを実行することで、指定の時刻に起動させる事ができるようになりました。

アラーム出力はRaspberry Piにリセットをかけるものですので、メインのソフトウェアで定期的にタイマーを更新するような処理を行うことで、システム異常停止の際に復帰させる、ウォッチドッグタイマーの様な使い方もできると思います。

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