Интересные платы расширения для Raspberry Pi. Raspberry Pi — что за фрукт

Raspberry Pi - одноплатный компьютер размером с банковскую карту, изначально разработанный как бюджетная система для обучения информатике. Разрабатывается Raspberry Pi Foundation. Всего за пять лет было продано более 15 миллионов устройств Raspberry Pi

Raspberry Pi, 2006

История появления устройств Raspberry Pi начинается в 2006 году, когда появляется прототип ценой $25. На плате установлен микроконтроллер Atmel ATmega644 с частотой 22.1Мгц, и 512K SRAM памяти. 19 из 32 контактов используются для доступа к памяти. Плата может выводить изображение с разрешением 320 × 240 на дисплей.

Raspberry Pi 1 Model B, 2012

Вскоре появляется следующее поколение, размером с кредитную карту и ценой в 35 долларов. Заявленные характеристики:

• Broadcom BCM2835 700MHz ARM1176JZFS с FPU и видео сопроцессором Videocore 4
• Декодер H.264 high-profile с производительностью 1Gpixel/s, 1.5Gtexel/s или 24GFLOPs с фильтрацией текстур и DMA инфраструктурой.
• Объем памяти: 256MB (позднее появилась модификация 512MB)
• Сеть: 10/100-BaseT Ethernet port
• Поддержка порта
• Порты 2.0 в количестве 2 штук
• Порт RCA video
• Слот для SD карты
• Питание через порт microUSB
• Выход аудио: 3.5mm audio out jack
• Размер: 85.6 x 53.98 x 17мм

Raspberry Pi 1 Model A, 2013 год

Следующее поколение выглядело как шаг в сторону доступности и имело следующие характеристики:

• Broadcom BCM2835 700MHz ARM1176JZFS процессор с FPU и Videocore 4 GPU
• Поддержка Open GL ES 2.0, аппаратное ускорение OpenVG и 1080p3D
• Высокопроизводительный графический процессор H.264 способен обрабатывать поток до 1Gpixel / s, 1.5Gtexel / s или 24GFLOP с фильтрацией текстур и инфраструктурой DMA.
• Порт HDMI
• Один порт USB 2.0
• Порт видео RCA
• Слот для SD-карт
• Питание через разъем microUSB
• 3,5-мм аудиовыход
• Возможность подключения камеры
• Размер: 85.6 x 53.98 x 17mm

Raspberry Pi Compute Module, 2014 год

Размеры платы уменьшились, чтобы поместиться на плате размером с модуль памяти. Решение для разработчиков прототипов. Плата имеет тот же чип Broadcom 2835 на базе ARM, что и Raspberry Pi 1 и 512 МБ SDRAM, а также 4 ГБ флэш-памяти eMMC. Модуль представляет собой 200-контактную плату на основе форм-фактора Jedec SODIMM.

Raspberry Pi 1 Model B+

Обновление версии Raspberry Pi Model B - больше мощности, больше USB-портов, более универсальные входные / выходные контакты для расширения возможности платы, аккуратный макет и лучший звук.

• Чип: Broadcom BCM2835 Архитектура SoCCore: ARM11CPU: 700 МГц Процессор приложений с низкой мощностью ARM1176JZFS
• GPU: двухъядерный видеопроцессор VideoCore IV®. Обеспечивает Open GL ES 2.0, аппаратное ускорение OpenVG и высокопроизводительное декодирование H.264 1080p30. Производительность до 1Gpixel / s, 1.5Gtexel / s или 24GFLOP с фильтрацией текстур и инфраструктурой DMA.
• Память: SDRAM 512 МБ
• Операционная система: загрузка с карты Micro SD, работающая под управлением операционной системы Linux. Доступны различные операционные системы на базе Linux, включая NOOBS, Raspbian, Pidora, OpenELEC, RaspBMC. Также доступна Risc OS.
• Ethernet: 10/100 BaseT
• Видеовыход: HDMI (версия 1.3 и 1.4), композитный RCA (PAL и NTSC)

Raspberry Pi 1 Model A+, 2014 год

Миниатюрная версия Raspberry Pi 1 Model A, потребляющая меньше энергии, имеет более универсальные входные / выходные контакты для расширения, использует Micro SD, а не SD и предлагает лучший звук.

• Чип: Broadcom BCM2835 SoC
• Core: архитектура ARM11
• Процессор: 700 МГц с низким энергопотреблением ARM1176JZFS
• GPU: двухъядерный видеопроцессор VideoCore IV. Обеспечивает Open GL ES 2.0, аппаратное ускорение OpenVG и высокопроизводительное декодирование H.264 1080p30. Поток до 1Gpixel / s, 1.5Gtexel / s или 24GFLOP с фильтрацией текстур и инфраструктурой DMA.
• Память: 256 МБ SDRAM
• Размеры: 65 мм x 56 мм / 2,5 "x 2,25"
• Питание: разъем Micro USB 5V, 2A
• Нет Ethernet
• Аудио выход: 3,5 мм разъем, HDMI
• USB: 1 разъем USB 2.0
• Видеовыход: HDMI и композитный
• Звук: стерео / стерео (через 3,5 мм кабель)
• Память: 256MB
• Операционная система: использует слот для карт памяти microSD для загрузки ОС. Доступны различные операционные системы на базе Linux , включая NOOBS, Raspbian, Pidora, OpenELEC, RaspBMC. Также доступно RiscOS.

Raspberry Pi 2 Model B, 2015 год

Raspberry Pi 2 привнес мощность четырехъядерного процессора и 1 ГБ памяти. Отныне появилась возможность запустить ОС Windows 10 IoT Core и Ubuntu.

• 900 МГц четырехъядерный процессор Broadcom BCM2836 с 1 ГБ оперативной памяти DDR2
• Видеосистема VideoCore IV 3D
• Интерфейс ввода/вывода общего назначения : разъем 40-контактный 2,54 мм: 2x20. 27 контактов GPIO, а также линии питания +3,3 В, +5 В и GND
• Слот Micro SD
• Несколько портов: четыре USB-порта, полноразмерный HDMI, четырехполюсный стерео выход и композитный видеопорт. Порт камеры CSI и порт дисплея DSI
• 10/100 BaseT Ethernet
• Источник питания Micro-USB 5V, 2A
• Размеры: 85 x 56 x 17 мм

Raspberry Pi Zero, 2015 год

Несмотря на стоимость в 5 долларов, Pi Zero способна на большее, чем Pi Model B, которая продавалась в 2012 году за 35 долларов.

Плата имеет тот же одноядерный ARM-процессор, что и первая модель B, но она немного быстрее. Системная память остается неизменной.

• Система BCM 2835 на чипе 1 ГГц
• 512 МБ ОЗУ
• micro-SD
• мини-HDMI
• Два порта micro USB - один для питания и один для данных
• Интерфейс ввода/вывода общего назначения : разъем 40-контактный 2,54 мм: 2x20. 27 контактов GPIO, а также линии питания +3,3 В, +5 В и GND
• Совместимость с существующими дополнениями HAT
• Размеры: 65 мм x 30 мм x 5 мм

Raspberry Pi 3 Model B, 2016 год

Raspberry Pi 3 впервые предлагает поддержку ряда . Это первый Pi, основанный на 64-разрядном чипсете и включающий и Bluetooth-соединение. Новейший и быстрый чипсет на 50% лучше, чем у Raspberry Pi 2, и примерно в десять раз лучше, чем оригинальный одноядерный Raspberry Pi в многопоточном CPU (к примеру, в SysBench)

• Чипсет: Broadcom BCM2837
• Процессор: 1,2 ГГц четырехъядерный 64-битный ARM-cortex A53
• Ethernet: 10/100 (максимальная пропускная способность 100 Мбит / с)
• USB: четыре USB 2.0 с передачей данных 480 Мбит / с
• Хранение: карта MicroSD или через USB-накопитель
• Беспроводная связь: 802.11n Беспроводная локальная сеть (максимальная скорость передачи / приема 150 Мбит/с), Bluetooth 4.1
• Графика: 400MHz VideoCore IV
• Память: 1 ГБ LPDDR2-900 SDRAM
• Интерфейс ввода/вывода общего назначения : разъем 40-контактный 2,54 мм: 2x20. 27 контактов GPIO, а также линии питания +3,3 В, +5 В и GND
• Видео: полноразмерный порт HDMI
• Аудио: комбинированный аудиовыход 3,5 мм / композитный видеосигнал
• Интерфейс камеры (CSI)
• Интерфейс дисплея (DSI)

Raspberry Pi 3 Model B+ , 2018 год

Новая Raspberry Pi 3 Model B + является самой мощной разработкой, как в плане производительности процессора, так и в плане скорости Wi-Fi.

Новая плата является более гибкой версией модели Raspberry Pi 3 Model B, использующей многие из тех же спецификаций, но процессор разогнан до 1,4 ГГц (увеличение на 16,7%).

В дополнение к более быстрому процессору, новая плата имеет улучшенную возможность подключения, добавлена поддержка двухдиапазонного 802.11b / g / n / ac Wi-Fi - фактически почти в три раза увеличена пропускная способность Wi-Fi. Увеличена и скорость Ethernet порта.

• Процессор: Broadcom BCM2837B0, четырехъядерный A53 (ARMv8) 64-бит SoC @ 1,4 ГГц
• Память: 1 ГБ LPDDR2 SDRAM
• Возможности подключения: 2,4 ГГц и 5 ГГц IEEE 802.11 b / g / n / ac Wi-Fi, Bluetooth 4.2, BLE. Гигабитный Ethernet через USB 2.0 (максимальная пропускная способность 300 Мбит/с).
• USB: 4 x 2.0
• Интерфейс ввода/вывода общего назначения : разъем 40-контактный 2,54 мм: 2x20. 27 контактов GPIO, а также линии питания +3,3 В, +5 В и GND
• Видео и звук: 1 x полноразмерный порт HDMI, порт дисплея MIPI DSI, порт камеры MIPI CSI, 4-полюсный стерео выход и композитный видеопорт.
• Мультимедиа: декодирование H.264, MPEG-4 (1080p30), кодировка H.264 (1080p30); OpenGL ES 1.1, 2.0 графика
• Поддержка SD-карт: формат microSD для ОС и хранения данных
• Входная мощность: 5 В / 2,5 А постоянного тока через разъем microUSB, через GPIO или питание через Ethernet (PoE).
• Рабочая температура 0 - 50 ° C

Сводная таблица:

Официально поддерживаемые операционные системы:

• Raspbian рекомендуется для всех тех, кто только начинает знакомиться с Raspberry Pi
• Pidora - Fedora для Raspberry Pi
• OpenELEC медиапроигрыватель Kodi с открытым исходным кодом на базе Linux
• OSMC (проект Open Source Media Center - ранее известен как Raspbmc ) медиапроигрыватель с открытым исходным кодом на базе Kodi Media Center и Debian GNU/Linux
• RISC OS - «родная» ОС для RISC-процессоров (к которым относятся процессоры АRМ)
• поддержка Windows 10 для Raspberry Pi 2B

Для установки операционной системы используется инструмент NOOBS. Также можно скачать образ операционной системы и развернуть его на SD-карточку.

Оставьте свой комментарий!

Raspberry-Pi становится действительно универсальным мини-компьютером.
Предлагаем вашему вниманию доступный по цене и простой в обращении и установке модуль расширения X100, превращающий Ваш Raspberry в мощнейший инструмент, благодаря насыщенной коммуникативности данного модуля и наличия на борту часов реального времени.

Вид X100 сверху: назначение разъёмов и выводов.

Вид платы X100 снизу: место микро SD карточки и Rpi RESET.

Описание интерфейсного модуля X100

Плата расширения X100 предназначена для использования на Raspberry Pi (RPI), которая устанавливается в верхней части Raspberry Pi, имеет стабилизатор питания 5 вольт для RPI, от источника напряжения с широким входным диапазоном и несет на себе: выход VGA, RTC, три USB порта, слот SD карты, слот карты памяти, разъем RS232 DB9, и 8 портов для сервомашинок.

Главное и неоспоримое достоинство это видео-вывод VGA и множество других возможностей Х-100.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ платы расширения X100

Непосредственно вставляемый сверху Raspberry Pi, используя модуль использует GPIO разъем, и не требует проводов, и пайки
.Дублированный 26-контактный разъем R-Pi, позволяет чтобы устанавливать существующие платы расширения
.Входное напряжение от 6 В до 23 В преобразуется в 5 В, 3 А через понижающий DC / DC преобразователь для питания Raspberry Pi

VGA - HDMI конвертер для VGA с поддержкой до UXGA (1600 x 1200) и 1080p с 10-битным ЦАП
.USB - автономный концентратор USB с 3 портами
.Хранение - SD и микро SD разъемы для карт
.RTC - На основе NXP PCF2127AT / PCF2129AT с вставленной батареей CR2032
.Отладка - RS232 DB9 разъем (на чипе MAX3232), используется с нуль-модемным кабелем
.I / O - Кнопка сброса для RPI , контакты для доступа S1 & S5 на вершине Raspberry Pi
.Servo поддержка - 8-канальный чип драйвер (ULN2803)
.Разное - DIP переключатель для подключения контактов RPI
.Размеры - 85 х 56 мм (Точно как Raspberry Pi)
. Этот Модуль подходит для Raspberry Pi Rev 2 модели B .

ПИТАНИЕ

X100 поставляется с встроенным стабилизатором +5 В через разъем GPIO с впаянным 2 A авто восстанавливающимся предохранителем. С широким диапазоном входного напряжения. Стабилизатор может получать питание от широкого спектра внешних источников, таких как батареи, 12 V адаптеры питания, солнечных источников батареи и т.д. Дополнительные +5 В выходы также доступны на серво портах.
Рекомендуемые источники питания: 110 ~ 240 В входного переменного тока, 12 VDC 2 ~ 3 A выходного тока.
Размер выходного отверстия (Блок: мм)

HDMI TO VGA

Описание доступно на http://elinux.org/RPi_Screens#RGB_analog.2FVGA
Любой HDMI в VGA адаптер без внешнего блока питания может работать не большое время, но потом сожжет D1, поэтому не используйте преобразователи HDMI с питанием от порта HDMI! Проблема решается использованием преобразователей только с внешним питанием.
X100 не использует питание от RPI HDMI порта и имеет множество функций.
Характеристики:
. Простота в использовании: Нет необходимости кабеля и установки
. Конверсия: Она может конвертировать полный HDMI в VGA видео
. Поддержка 165 MHz / 1,65 Гбит на канал (6.75 Gbps весь канал) для входа HDMI
. Поддержка выхода Аналоговый видео до UXGA и 1080p с 10-битный ЦАП

RS232 MASTER PORT

Порт RS232 соединен с портом UART на Raspberry Pi с использованием интерфейса MAX3232. MAX3232 преобразует порт 3,3 В UART к RS232 напряжениям и позволяет устанавливать связь с RS232 совместимыми устройствами по последовательному кабелю DB9 или с использованием нуль-модемного кабеля, плата обеспечивает терминальный доступ с Linux на Raspberry Pi, используя приложение терминала. Порт RS232 может быть доступен через порт DB9.

Терминальное приложение - конфигурация PuTTY (COMx, X = Серийный номер порта)

ЧАСЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ (RTC)

Предназначены для использования в Raspbian. Это очень точные часы реального времени, которые соединяются через порт GPIO на Raspberry Pi. Они используют контакты GND, SDA и SCL.
Они используют высокоточный чип / PCF2129AT и NXP PCF2127AT:
. Очень точный хронометраж (обычно ± 3 ppm или <2 минуты отклонения в год)
. Интегрированный кристалл, компенсирует температуру и возраст
. Поставляемый аккумулятор будет держать время в течение очень долгого времени, если устройство не используется.
. 512 байт статического ОЗУ, защищенные резервной батареи
. Батарея в комплекте!

ULN2803 8-канальный RC SERVO PORT

Этот чип Драйвер содержит 8 выходов, которые могут обеспечивать 500 мА от выбираемого входного напряжения питания 5 В или постоянного входного тока и имеет на всех выходах диоды включенные внутри для управления катушками. Это позволяет вашим маленьким микроконтроллером или микрокомпьютером питать соленоиды, двигатели постоянного тока (в одном направлении) и униполярные шаговые двигатели.ULN2803 подключаются к входам GPIO через коммутатор DIP, с его выводов собирается два массива Wire-To-Board заголовке. Кроме того, эти порты могут быть использованы для питания +5 В или входного напряжения для другой внешней схемы, или встроенных устройств.
Пожалуйста, обратите внимание, что этот драйвер с «открытым коллектором» - его можно использовать только для подключения нагрузки к земле и будет 1 Вольт (или более) падение напряжения через внутренние транзисторы.

USB HUB И КАРТРИДЕР

Полностью протестированы на совместимость с Raspberry Pi
. Полностью совместим с USB-концентратор спецификации версии 2.0 и обратно совместим со спецификацией USB-концентратор 1.1
. Поддержка трех автономным питанием входных порта
. Очень низкое энергопотребление
. USB класса устройств для Mass Storage, Bulk-транспортного V1.0
. Поддержка SD спецификации до версии. 2.0 (SDHC)
. Оборудование DMA драйвера интегрировано для повышения производительности
Примечание: SD-карта и Micro-SD карта не могут производить чтение / запись одновременно.
X100 также может быть подключен к USB-порту компьютера при помощи прилагаемого USB кабеля, чтобы записать образ ОС на карту SD.

Инсталляцию модуля производите согласно этим картинкам:

HDMI адаптер и USB адаптер поставляются в комплекте.

У нас в хакспейсе есть много разных Raspberry Pi, с помощью которых мы учим детей программировать на python, делать роботов и разные полезные гаджеты. Разумеется, все то же самое делаем и на Arduino. За три года жизни душа в душу с этими крайне отличающимися платформами, у нас появилось несколько идей о том, как правильнее сделать учебного робота, учитывая плюсы и минусы каждой железки. Все эти мысли материализовались в новом устройство, о котором речь и пойдет далее.

По сути, мы спроектировали Arduino-совместимый модуль расширения для RPi, который содержит драйвер двигателя и стабилизатор питания. Понятно, что этот модуль является самодостаточным контроллером для учебного робота, но именно сэндвич RPi+Arduino демонстрирует идеологически правильный подход к созданию роботов. Как эта штука выглядит, какими характеристиками обладает, и где её можно применить читаем далее.

Немного истории

Уже прошло 4 года с момента выпуска в серию Raspberry Pi Model B. В свое время, именно шумиха вокруг RPi отчасти сподвигла нас на создание нашего хакспейса. Ведь первое, что мы начали делать - учить детей робототехнике на RPi. Уже после первых уроков со старшеклассниками на базе Уральской компьютерной школы имени Н.Н.Красовского, мы задумались о своей мастерской-лаборатории, открытой для всех страждущих.

Наши уроки сложились в базовый курс, который в последствии был адаптирован к Arduino. Продолжением этого курса должны были стать конкретные проекты, в которых ребята смогли бы применить полученные знания о работе микроконтроллеров и разных полезных компонентов. Целый класс таких учебных проектов мы посвятили созданию мобильных роботов, как на базе Raspberry Pi, так и на Arduino.

Первый наш робот на базе RPi был создан именно как пособие для работы со школьниками. Это был двухколесный робот, на котором ребята отрабатывали работу с двигателями и разного рода датчиками, попутно готовясь к соревнованиям. В качестве шасси использовался мотор-редуктор фирмы tamiya. Драйвером двигателей служил drv8833 от TI. В варианте для робота LineFollower стояло два самодельных датчика отражения. На верхней палубе робота была установлена беспаечная макетная плата на 400 точек.

Робот показал себя отлично, так что с течением времени платформа примеряла разный обвес. Кроме LineFollower-а, который мы кстати называем следопытом на наш лад, робот носил оптические датчики отражения, ультразвуковые дальномеры, рисовал фломастером на ватмане, наконец, управлялся через wifi, передавая изображение с веб-камеры.

Со временем пришло понимание того, что мотор-редуктор был выбран не самый популярный, да еще и очень шумный. Корпус робота не вмещал всех хотелок, и не был совместим с распространенными конструкторами. А самое главное, появилась идея сделать модуль расширения для RPi, который бы избавил робота от лишних «рутинных» коммуникаций и устройств. Так начался проект колесного робота под кодовым названием MR-K-1, а вслед за ним и MR-K-2. С самого начала мы стали предусматривать посадочные отверстия под обе платформы, и ниже представлена модель робота с Arduino на борту.

Это модификация для битвы, на которой школьники управляя роботом по bluetooth стремятся лопнуть воздушные шарики, закрепленные на вражеской машине. Раму увеличили, мотор-редуктор заменили на распространенный китайский двигатель желтого цвета (а иногда белого). Корпус адаптировали под конструктор multiplo, так что теперь он покрылся квадратными отверстиями. Всё это заняло несколько недель. А вот работа над модулем расширения немного затянулась. И проблема была не столько в сложности реализации, сколько в нехватки времени, усугубленной перфекционизмом:)

Модуль расширения RPiDuino

Главным разработчиком модуля стал Александр Васильев, ведущий крайне полезный блог alex-exe.ru . Ко времени старта проекта у него уже был огромный опыт в разработке драйверов двигателей, стабилизаторов питания, и многих других интересных для роботостроения устройств. Плату было решено назвать RPiDuino, ибо она должна была обеспечить симбиоз Raspberry Pi и Arduino.

Итак, что мы решили разместить на плате.

Модуль должен был взять на себя прямое управление драйвером двигателя, сервоприводами и датчиками. Все это предполагает наличие микроконтроллера. А поскольку мы делаем учебного робота и контроллер этот должен легко прошиваться нашими школьниками, то выбор пал на всем известную atmega328 с arduino-загрузчиком на борту. Наличие atmega делает модуль самодостаточным контроллером для управления небольшими учебными роботами.

Раз на плате появилась атмега, понадобился и USB-UART мост, в качестве которого мы поставили CP2102. Еще одним признаком Arduino-совместимости стали привычные разъемы по бокам платы, позволяющие насаживать сверху модули расширения.

Модуль должен управлять двигателям, поэтому появился соответствующий драйвер. Современные драйверы стали совершенно микроскопических размеров, так что их можно легко уместить на плате без особого ущерба соседним компонентам. Выбрали DRV8833 от Pololu, так как с ними уже был какой-никакой опыт. Драйвер двухканальный, с рабочим током канала - 1А.

Наконец, на плате был просто необходим стабилизатор напряжения. Изначально предполагалось сделать раздельное питание для вычислительной части и для сервоприводов, но мы испытали небольшие проблемы с компоновкой. Так что остался только один стабилизатор LM2596, который питает RPi, микроконтроллер, логическую часть драйвера двигателей и датчики.

Также свое место на плате нашла кнопка коммутации питания и зуммер, с помощью последнего робот жалуется на свои проблемы.

RPiDuino вставляется а GPIO разъем Raspberry Pi, как и все подобные ему модули. Связь atmega328 и RPi осуществляется через UART.

Остальные ноги GPIO выведены насквозь, так что их можно использовать на свое усмотрение.

Таблица ключевых характеристик RPiDuino

Телеуправляемый робот на основе RPi+RPiDuino

Хорошей демонстрацией возможностей RPi служит телеуправляемый робот. На нем можно показать согласованную работу RPi и Arduino, где старшая платформа занимается обработкой видеосигнала и интерфейсом пользователя, а вторая выполняет свои рутинные робозадачи.

Сейчас на роботе стоит веб-камера с аппаратной поддержкой mjpg сжатия, соединенная с Raspberry по USB. Робот цепляется к WiFi посредством USB-роутера TL-WN722N. Двигатели стоят усиленные, с отношением 1:120. Колеса большие с мягкой резиной, чтобы цепляться за линолеум у нас в хакспейсе. Энкодеры на двигателях помогают нивелировать разброс в тяге двигателей. Питается все это от двух LiIon аккумулятором типоразмера 18650.

Как все это работает

На RPiDuino крутится программа, которая слушает из UART-а команды на движение и отправляет обратно кое-какую телеметрию. В своих проектах я использую библиотеку SerialFlow , написанную еще для моего первого квадрокоптера. Код программы для RPiDuino также можно найти на github.

На стороне Raspberry Pi все устроено несколько сложнее. Во-первых, управление роботом осуществляется через web-интерфейс, так что пришлось поднять небольшой web-сервер на python. Экран управления имеет стрелки для задания направления движения, регулятор скорости, телеметрию, и окно для отображения потока с веб-камеры. Для трансляции видео я традиционно использую mjpg-streamer.

Если захочется повторить нечто подобное на своем роботе, алгоритм установки будет следующим.
1) Устанавливаем mjpg-streamer, и настраиваем передачу видеопотока в http.
2) Устанавливаем пакет pyserial.
3) Качаем и распаковываем архив с серверной частью управляющей программы.
4) Заливаем на RPIDuino скетч управления.
5) Настраиваем wifi на RPi.
6) Настраиваем автозапуск управляющей программы на RPi.

RPiDuino и ROS

Еще одна причина, по которой нам стал нужен этот модуль расширения - это возможность показать нашим ученикам правильную концепцию роботов. Сейчас это звучит примерно так: «Смотрите, ребята, у робота есть главный компьютер, который управляет сложными вычислениями. Он может распознавать изображения, строить карту с помощью лидара и SLAM. Все это отнимает у него много ресурсов, так что он больше не может чутко управлять колесами наземного робота, и не дай бог, стабилизацией квадрокоптера в полете. Для этих операций на уровне спинного мозга имеется другой компьютер, специализирующийся на конкретных простых задачах и не отвлекающийся ни на что другое. Эти два вычислителя связаны шиной данных, по которой они общаются друг с другом и прочими модулями.»

Тут-то и выплывает понятие ROS. В данном случае ядро системы крутится на RPi, а RPiDuino - есть узел ROS. Мы, кстати, уже сделали небольшой пакет для управления RPIDuino через ROS. Скоро опубликуем отдельную статью на эту тему.

Бета версия модуля показала себя достойно. Сейчас небольшое количество плат можно добыть в нашем

Некоторое время назад появилась в моем распоряжении плата Raspberry Pi3. Ее возможности действительно впечатляют: и быстрый четырехядерный процессор, и встроенные аппаратные кодеки/декодики аудио/видео/jpeg, сеть Ethernet/WIFI, USB2, HDMI… Прямо настоящий компьютер. Очень круто, что есть разъем GPIO, который позволяет разным умельцам подключать что-то свое нестандартное и особенное. Существует огромное число различных плат расшрения, которые устанавливаются на этот разъем: дисплеи, светодиодные экраны, адаптеры для двигателей, платы АЦП…

Я хотел бы немного рассказать об FPGA плате Марсоход2RPI, которая, как и другие платы расширения, подключается к разъему GPIO распберри, и добавляет нашему микрокомпьютеру совершенно новые свойства.

Плата довольно проста. На ней установлены:

1. FPGA Cyclone IV EP4CE6E22C8
   • логических элементов 6272;
   • встроенная память 270Кбит;
   • Умножителей 15 (18x18);
   • PLL 2;
2. Четыре светодиода;
3. Три кнопки;
4. Кварцевый генератор 100Мгц;
5. Возможность установки чипа EPCS4 (для случая, если плата будет использоваться автономно);
6. Разъем JTAG (для случая, если плата будет использоваться автономно);
7. Два 40 пиновых разъема на каждом по 28 пользовательских GPIO - разъемы совместимые с Raspberry;
8. Один 40 пиновый разьем для подключения к Raspbery, на котором можно использовать 24 или 20 GPIO (в зависимости от того, установлен чип EPCS4 или нет).

Так можно подключить плату Raspberry Pi2/ Pi3:

А вот так Pi-zero:

Возможно (но это не точно), эту же плату расширения можно будет использовать с OrangePi.

Самое первое применение этой платы, которое приходит на ум - это увеличение количества GPIO сигналов в два раза: был один разъем, а стало два. Нужно только создать и загрузить в ПЛИС нужный проект, ну и управлять входами выходами придется каким-то особым образом, тут вариантов много: последовательный порт, SPI, GPIO, можно задействовать DMA…

Загружать ПЛИС платы Марсоход2RPI можно прямо из Raspberry через JTAG сигналы, которые, конечно, отображаются в GPIO

• tck → GPIO7
• tms → GPIO0
• tdi → GPIO11
• tdo ← GPIO1

Вот тут как раз видеодемонстрация:

Самый первый «тестовый» проект для платы Марсоход2RPI уже готов, хотя пока не очень впечатляет своей функциональностью. Первый проект для ПЛИС - это обычно всегда «моргание светодиодом», такой своего рода «hello World!» мира микроконтроллеров и FPGA.
Его исходники можно взять на github: github.com/marsohod4you/m2rpi_first

Но и тут, даже в этом простом случае уже есть взаимодействие ПЛИС и микрокомпьютера. Из raspberry можно посылать через последовательный порт в ПЛИС байты, которые меняют скорость моргания светодиода. Более того, первый «тестовый проект» ПЛИС принимает байт из последовательного порта, модифицирует его (добавляет единицу), и отправляет назад. Конечно, довольно примитивное, но уже взаимодействие двух систем ПЛИС и процессора.

Видеодемонстрация:

Это мой первый опыт доступа к ПЛИС из Raspberry. Я думаю, что было бы интересно попробовать делать действительно сложные проекты, как, например, захватывать в распберри кадры от видеокамеры и передавать их по DMA в ПЛИС для обработки. Думаю интересных проектов с этой платой расширения может быть много.

Raspberry Pi – сама по себе интересная и многофункциональная вещь, на базе которой можно реализовать множество проектов.

Но существуют платы расширения, которые делают Raspberry Pi еще более функциональной и расширяют области ее применения.

Краткий обзор-подборку представляющих интерес плат расширения для Raspberry Pi я публикую сегодня на блоге.

Sense HAT – официальная плата расширения от Raspberry Pi Foundation.

Она создана для обучения работе с GPIO и несет на себе:

• матричный 8×8 дисплей из RGB-светодиодов
• пятипозиционный джойстик
• датчик относительной влажности
• датчик температуры
• барометр
• магнитометр
• акселерометр
• гироскоп

Sense HAT подойдет для людей с любым уровнем подготовки. Разработчиками выпущена специальная библиотека Python , в которой описаны функции для работы со всеми сенсорами этой платы расширения, а в сети существует множество руководств по практическому использованию этой платы в DIY-проектах.

Самым очевидным DIY-проектом, задействующим Sense HAT, является создание метеостанции. Получаем данные с барометра, датчиков влажности и температуры, используем матричный дисплей для вывода информации исходя из полученных данных.

Освоить работу с GPIO можно и другими способами. Например, купив нужные сенсоры по отдельности, найдя в сети руководства для новичков по программированию на Python и проведя собственные эксперименты. Но использование Sense HAT является наиболее дружелюбным к новичкам методом получения таких знаний и потому отлично подходит для школьников или просто далеких от техники (но интересующихся и желающих познать что-то новое) людей.

Практическое применение: обучение работе с GPIO и Python, создание собственной метеостанции, другие DIY-проекты.

SupTronics X800

SupTronics X800 – модуль для подключения 2,5″ жестких дисков к Raspberry Pi.

Все просто – на плате распаян SATA-интерфейс и отверстия для надежного крепления винтами жесткого диска. Поверх платы закрепляется “малинка”, а сопряжение с самой платой происходит посредством установки компактного переходника с USB-порта модуля на USB-порт “малинки”.

Жесткие диски можно подключать любой емкости. В описании самого модуля сказано, что поддерживаются диски до 1Тб включительно, но используемый в модуле контроллер GL830 не содержит ограничений по емкости используемого накопителя, а уже купившие SupTronics X800 люди подтверждают, что он работает с дисками и на 2-4Тб.

В качестве приятного бонуса – этот же модуль позволяет побороть один из главных недостатков Raspberry Pi – торчащие на две стороны интерфейсы. Согласитесь, неудобно, когда на одном торце “малины” выведены порты USB и Ethernet, а на боку находятся порты HDMI и microUSB для питания. В результате образуется такой неопрятный ежик из проводов. SupTronics X800 дублирует порты HDMI и microUSB таким образом, что они оказываются выведены на тот же торец, где размещены Ethernet и USB-порты.

Отличная штука для перфекционистов, стремящихся к простоте и завершенности.

Практическое применение : создание домашнего сервера или медиаприставки (tv-box) на базе Raspberry Pi.

SupTronics X400

Не секрет, что у Raspberry Pi довольно плохо обстоят дела с выводом звука.

При выводе звука на аналоговый 3,5мм разъем зачастую появляются помехи и дребезг, особенно на высокой громкости. Если звук идет по HDMI, то помех нет. Но в любом случае установленная в “малине” звуковая карта относится к начальному сегменту и не способна удовлетворить ценителей качественного звучания.

Для потребностей большинства пользователей за глаза хватает и такой звуковой карты. Но если хочется задействовать Raspberry Pi в создании продвинутого медиацентра или автомобильной акустической системы, то не обойтись без модуля SupTronics X400.

SupTronics X400 – это высококачественная звуковая карта, подключающаяся к GPIO-интерфейсу “малины”.

На ней установлены:

• ЦАП Burr-Brown 32 бит/384 кГц (TI PCM5122)
• Усилитель D-класса (TI TPA3118D2)
• Усилитель для наушников, отдельный (TI TPA6133A)
• ИК-приемник
• Ручка регуляции громкости
• 2 RCA-выхода для акустики и 3,5мм разъем для наушников
• Гнездо питания с собственной цепью стабилизации

Выходная мощность составляет 2×20Вт, соотношение сигнал/шум 112дБ, уровень искажений 0,0019%. Вполне аудиофильское решение за не очень большие деньги.

Практическое применение: создание Hi-Fi медиацентра или автомобильного компьютера со встроенной акустической системой на базе Raspberry Pi.

SupTronics X6000

SupTronics X6000 – еще одна звуковая карта от компании SupTronics, специализирующейся на создании качественных модулей для Raspberry Pi.

В отличие от своего младшего собрата (я про X400), SupTronics X6000 может похвастаться уже 4 аналоговыми 3,5мм аудиовыходами для подключения 7.1-канальной акустики, цифровым выходом S/PDIF и поддержкой вывода звука через HDMI-интерфейс.

Пропал ИК-приемник и ручка регуляции звука. Собственный вход для питания с цепью стабилизации остался.

Зато здесь установлено аж 4 ЦАПа ESS Tech Sabre ES9023.

На мой взгляд, X6000 стоит покупать уже более продвинутым ценителям правильного звука, которые понимают что они будут делать с этим модулем. Для нужд обычного домашнего пользователя с запросами чуть выше среднего будет достаточно и модели X400.

Практическое применение: создание Hi-Fi медиацентра, системы “мультирум” или автомобильной акустической системы на базе Raspberry Pi.

Модуль аккумулятора + USB-хаб

Еще один простой и полезный модуль.

На плате установлен аккумулятор на 3800мАч, зарядное устройство для него и USB-хаб на дополнительные 5 портов (четыре обычных USB 2.0 и еще один microUSB OTG).

Питание подается в порт для зарядки аккумулятора, а сама “малинка” запитывается от этого аккумулятора. Учитывая низкое энергопотребление Raspberry Pi, емкости аккумулятора при отключении сетевого источника питания ей хватит надолго.

Практическое применение : создание портативного компьютера на базе Raspberry Pi, другие DIY-проекты, использование в качестве ИБП.

Модуль GPS

GPS-модуль, совместимый со всей линейкой микрокомпьютеров Raspberry Pi, включая в том числе и .

Обладает низким энергопотреблением и стандартным гнездом под внешнюю антенну. При необходимости идущая в комплекте антенна легко заменяется на любую другую, подходящей мощности и длины.

Практическое применение: создание автомобильного компьютера на базе Raspberry Pi, другие DIY-проекты.

Модуль для подключения VGA-монитора

И еще один функциональный модуль, который просто добавляет VGA-порт на Raspberry Pi.

VGA – устаревший стандарт. Купить с рук монитор с VGA-выходом сегодня можно за символические 500 рублей, а то и вовсе забрать за самовывоз. Но будучи подключенным к Raspberry Pi такой монитор еще может долго и с пользой поработать.

Проблема лишь в том, что на “малине” отсутствует VGA-разъем. И эта проблема решается покупкой дополнительного модуля.

Практическое применение: подключение VGA-монитора к Raspberry Pi

E-Ink дисплей для Raspberry Pi

Все знают, что к Raspberry Pi можно подключать дисплеи. Я даже публиковал вскоре после приобретения “малинки”.

Но в данном случае речь идет не про обычный дисплей, а про изготовленный по технологии электронных чернил.

E-Ink дисплей обладает ультранизким энергопотреблением. Он обладает высокой контрастностью, не слепнет на солнце и не нуждается в светодиодной подсветке. Подключается по GPIO и совместим с любой “малиной”.

Возможности E-Ink дисплея ограничиваются только фантазией его владельца. Например, я читал статью о том, как в одном магазине владельцы полностью заменили бумажные ценники на электронные, изготовленные на базе такого дисплея и .

Практическое применение: различные DIY-проекты.

Вот такая получилась подборка.

Напоминаю, что вводную статью о том, что есть Raspberry Pi и Arduino можно прочитать , а опубликован обзор Raspberry Pi и описание первых шагов по запуску и настройке для начинающих.