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Raspberry Pi Zero用Grove Base Hat

note

この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

現在、Groveシリーズのセンサー、アクチュエータ、ディスプレイは大きなファミリーへと成長しています。将来的にはさらに多くのGroveモジュールがGroveエコシステムに加わる予定です。Groveは、メーカー、エンジニア、教師、学生、さらにはアーティストが構築し、作り、創造するのを助けています。私たちは常に、Groveモジュールをより多くのプラットフォームと互換性を持たせる責任があると感じています。そこで、Raspberry Pi用Grove Base HatとRaspberry Pi Zero用Grove Base Hatを提供します。つまり、Raspberry PiにGroveシステム全体をもたらします。

Raspberry Pi用Grove Base Hatは、デジタル/アナログ/I2C/PWM/UARTポートを提供し、すべてのニーズに対応します。内蔵MCUの助けを借りて、Raspberry Pi用に12ビット6チャンネルのADCも利用可能です。

率直に言えば、現在約60のGroveモジュールがRaspberry Pi用Grove Base Hatをサポートしています。しかし、私たちは引き続き新しい互換モジュールを追加していきます。使用すればするほど、より多くのGroveが追加されます。

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特徴​

  • Raspberry Pi 2/3 B/B+ Zeroをサポート
  • 内蔵MCU
  • 12ビットADC
  • 複数タイプのGroveポート

仕様​

項目値
動作電圧3.3V
MCUSTM32
ADC12ビット 6チャンネル
Groveポート2 デジタル
3 アナログ
1 I2C
1 PWM
1 UART
Raspberry Pi通信バスI2C
I2Cアドレス0x04
caution

動作電圧は3.3Vです。3.3Vを超える電圧を入力しないでください。そうしないとRaspberry Piが損傷する可能性があります。また、このHatはGroveポートを介して5VのGroveモジュールと動作しません。3.3V互換のGroveモジュールを使用してください。

ハードウェア概要​

ピンアウト​

概要

GPIO

Raspberry Piと同じピンアウトです。

デジタル

このボードには2つのデジタルGroveソケットがあります。通常、Groveケーブルの黄色のワイヤー（4ピンGroveソケットの上部ピンに接続される）は信号線であるため、デジタルGroveポートをD5/D16と名付けています。

アナログ

ご存知の通り、Raspberry PiにはADCがないため、アナログセンサーを直接使用することはできません。しかし、内蔵MCU STM32の助けを借りて、Grove Base Hatは外部12ビットADCとして機能します。これにより、Raspberry Piでアナログセンサーを使用することが可能になります。さらに嬉しいことに、1つではなく4つのアナログGroveソケットが利用可能です。

アナログセンサーはアナログ電圧を12ビットADCに入力します。ADCがアナログデータをデジタルデータに変換した後、I2Cインターフェースを介してデジタルデータをRaspberry Piに入力します。

PWM（パルス幅変調）

Grove PWMポートはGPIO/BCMピン12（PWM0）およびGPIO/BCMピン13（PWM1）に接続されており、これらはRaspberry PiのハードウェアPWMピンです。さらに、すべてのGPIOピンをソフトPWMピンとして使用することもできます。

note

0- Groveポートの横にあるシルクスクリーン層のピン番号はBCMピン番号です。BCMピンと物理ピンの違いについてはこちらを参照してください。

1- ハードウェアPWMと比較して、ソフトウェアPWMはそれほど正確ではなく、高周波数では問題が発生する可能性があります。

2- GPIO/BCMピン18もPWM0としてマークされていますが、実際にはGPIO/BCM 12とGPIO/BCM 18は同じPWMチャンネルを共有しているため、異なるレートに設定することはできません。

3- オーディオジャック出力もPWM 0およびPWM 1を使用するため、そのソケットでオーディオ出力を行いながらPWMを使用することはできません。

I2C

Grove I2CポートはRaspberry PiのI2Cピンに直接接続されています。Seeedの新しいGroveモジュールのほとんどがI2Cインターフェースを持っているため、このポートは非常に便利です。

UART

Grove UARTポートはGPIO14（UART0 TX）およびGPIO15（UART0 RX）に接続されています。UARTは、GPIOを介してRaspberry Piを制御する便利な方法として、またはシリアルコンソールからカーネルブートメッセージにアクセスする方法（デフォルトで有効）として一般的に使用されます。また、Arduino、ブートローダー付きATmega、ESP8266などをRaspberry Piとインターフェースする方法としても使用できます。

SWD

このHatにファームウェアを書き込むためにSWDポートを使用します。さらに、このセクションには3つのGPIOピン、すなわちピン9/ピン10/ピン11が表示されています。これらの3つのピンはどのGroveポートでも使用されていないため、ピンの競合を心配することなく自由に使用できます。

はじめに​

ハードウェア​

必要な材料​

-- Raspberry Pi Zero x1
-- Raspberry Pi Zero用Grove Base Hat x1
-- Groveモジュール

  • ステップ 1. Raspberry Pi ZeroにGrove Base Hatを接続します。

  • ステップ 2. Groveモジュールを対応するGroveポートに接続します。

  • ステップ 3. micro-USBケーブルでRaspberry Pi Zeroに電源を供給します。

caution

すべてのハードウェア接続が完了した後にRaspberry Piを電源オンすることを推奨します。センサーモジュールをホットプラグしないでください。そうしないと、Raspberry Piがクラッシュする可能性があります。

ソフトウェア​

このセクションでは、seeed grove.pyライブラリのインストール方法と、Raspberry Pi Zero用Grove Base HatのI2C、PWM、デジタル、アナログポートの使用方法を紹介します。

tip

Raspberry Piの使い方がわからない場合は、開始する前にこちらを確認してください。

アーキテクチャ​

Groveセンサーを操作するために、grove.pyはmraa/smbus2/rpi.gpi/rpi_ws281xなどの多くのハードウェアインターフェースライブラリに依存しています。

オンラインワンクリックインストール

ワンクリックインストール、クイックスタート、何と呼んでも構いませんが、以下の単一コマンドを使用することで、すべての依存関係と最新のgrove.pyをインストール/更新できます。

caution

Raspberry Pi OS >= Bullseyeを搭載したRaspberry Piを使用している場合、このコマンドラインは使用できません。

curl -sL https://github.com/Seeed-Studio/grove.py/raw/master/install.sh | sudo bash -s -
success

すべてが正常に進むと、以下の通知が表示されます。

        Successfully installed grove.py-0.5
        #######################################################
        Lastest Grove.py from github install complete   !!!!!
        #######################################################

ステップバイステップインストール

ワンクリックインストールに加えて、すべての依存関係と最新のgrove.pyをステップバイステップでインストールすることもできます。詳細については、GitHubページを参照してください。

ステップバイステップインストール

grove.pyライブラリをクローンしてソースファイルを確認できます。

caution

Raspberry Pi OS >= Bullseyeを搭載したRaspberry Piを使用している場合、このコマンドラインはPython3のみで使用する必要があります。

git clone https://github.com/Seeed-Studio/grove.py
cd grove.py
# Python2
sudo pip install .
# Python3
sudo pip3 install .

使用方法​

caution

Raspberry Pi OS >= Bullseyeを搭載したRaspberry Piを使用している場合、このコマンドラインはPython3のみで使用する必要があります。

これで、Raspberry Pi Zero用Grove Base Hatを使用して多数のGroveモジュールを使用できます。コマンドgrove_を入力し、tabキーを押してサポートされているGroveリストを確認してください。

pi@raspberrypi:~$ grove_
grove_3_axis_compass_bmm150        grove_i2c_color_sensor_v2          grove_mini_pir_motion_sensor       grove_rotary_angle_sensor          grove_temperature_sensor
grove_4_digit_display              grove_i2c_motor_driver             grove_moisture_sensor              grove_ryb_led_button               grove_thumb_joystick
grove_air_quality_sensor_v1_3      grove_lcd_1.2inches                grove_oled_display_128x64          grove_servo                        grove_tilt_switch
grove_button                       grove_led                          grove_piezo_vibration_sensor       grove_slide_potentiometer          grove_touch_sensor
grove_collision_sensor             grove_light_sensor_v1_2            grove_pwm_buzzer                   grove_sound_sensor                 grove_ultrasonic_ranger
grove_gesture_sensor               grove_loudness_sensor              grove_recorder_v3_0                grove_switch                       grove_water_sensor
grove_high_accuracy_temperature    grove_mech_keycap                  grove_relay                        grove_temperature_humidity_sensor  
pi@raspberrypi:~$ grove_

次に、ポートタイプに応じた使用方法を紹介します。

PWMポート

caution

Raspberry Pi OS >= Bullseyeを搭載したRaspberry Piを使用している場合、このコマンドラインはPython3のみで使用する必要があります。

ここでは、PWMポートの例としてGrove - buzzerを取り上げます。

ハードウェア接続図

以下のコマンドをコマンドラインインターフェースで入力します：sudo grove_pwm_buzzer

pi@raspberrypi:~$ sudo grove_pwm_buzzer
Insert Grove-Buzzer to Grove-Base-Hat slot PWM[12 13 VCC GND]

3800
3400
3000
2900
2550
2270
2000
exiting application

ブザーが数回鳴り、その後停止します。プログラムは自動的に終了します。

デジタルポート

caution

Raspberry Pi OS >= Bullseyeを搭載したRaspberry Piを使用している場合、このコマンドラインはPython3のみで使用する必要があります。

ここでは、デジタルポートの例としてGrove - Ultrasonic Rangerを取り上げます。

ハードウェア接続図

以下のコマンドをコマンドラインインターフェースで入力します：grove_ultrasonic_ranger 5 6

pi@raspberrypi:~$ python3 grove_ultrasonic_ranger 5 6
Detecting distance...
6.979909436456088 cm
7.966469074117726 cm
12.451204760321255 cm
15.184797089675378 cm
17.429220265355603 cm
18.73230112010035 cm
20.717752390894397 cm
19.83807004731277 cm
17.3059003106479 cm

^CTraceback (most recent call last):
  File "/usr/local/bin/grove_ultrasonic_ranger", line 11, in <module>
    load_entry_point('grove.py==0.5', 'console_scripts', 'grove_ultrasonic_ranger')()
  File "/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/grove/grove_ultrasonic_ranger.py", line 107, in main
    time.sleep(1)
KeyboardInterrupt

距離センサー Grove - Ultrasonic Ranger と対象物の間の距離を変更すると、測定値もそれに応じて変化します。
ctrl+c を押して終了します。

caution

ほとんどの Grove モジュールでは、ピン番号のパラメータを追加する必要があります。例えば、grove_ultrasonic_ranger 5 6 のように、5 と 6 は GPIO/BCM ピンを指します。しかし、最初の例である grove_pwm_buzzer では、コマンドの後にパラメータを追加していないことに気付いたかもしれません。これは、PWM ポートや I2C ポートではピン番号のパラメータが不要だからです。Grove ソケットのすぐ横にピン番号がシルク印刷されていますので確認してください。

アナログポート

ここでは、Grove - Air quality sensor v1.3 を例に挙げて、アナログポートについて説明します。

ハードウェア接続図

コマンドラインインターフェースで以下のコマンドを入力します：
grove_air_quality_sensor_v1_3 0 1

pi@raspberrypi:~$ grove_air_quality_sensor_v1_3 0 1
Detecting ...
62, Air Quality OK.
63, Air Quality OK.
61, Air Quality OK.
61, Air Quality OK.
59, Air Quality OK.
62, Air Quality OK.
60, Air Quality OK.
60, Air Quality OK.
59, Air Quality OK.
60, Air Quality OK.
60, Air Quality OK.
60, Air Quality OK.

57, Air Quality OK.
^CTraceback (most recent call last):
  File "/usr/local/bin/grove_air_quality_sensor_v1_3", line 11, in <module>
    load_entry_point('grove.py==0.5', 'console_scripts', 'grove_air_quality_sensor_v1_3')()
  File "/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/grove/grove_air_quality_sensor_v1_3.py", line 68, in main
    time.sleep(.1)
KeyboardInterrupt

このセンサーを使用して空気の質を検出できます。ctrl+c を押して終了します。

note

アナログポートの場合、シルク印刷されたピン番号は A1, A0 のようになっていますが、コマンドでは 0 と 1 を使用します。これはデジタルポートと同じです。そのため、モジュールを正しいポートに接続してください。そうしないとピンの競合が発生する可能性があります。

I2C

ここでは、Grove - OLED Display 128x64 を例に挙げて、I2C ポートについて説明します。

ハードウェア接続図

コマンドラインインターフェースで以下のコマンドを入力します：
grove_oled_display_128x64

pi@raspberrypi:~$ grove_oled_display_128x64
pi@raspberrypi:~$

何も起こらないように見えますが、OLED を確認すると、サイバー世界で最も有名なフレーズが表示されているのがわかります。😄

note

I2C ツールを使用して Grove モジュールの I2C アドレスをスキャンすると、2つ以上のアドレスが見つかる場合があります。0x04 は Grove Base Hat for Raspberry Pi のアドレスです。

回路図オンラインビューア​

Change Note

ST32 シリーズのチップが世界的に品薄で、価格が数倍に上昇し、明確な納期がないため、MM32 チップに切り替えざるを得ませんでした。具体的な代替モデルは以下の通りです：STM32F030F4P6TR は MM32F031F6P6 に置き換えられます。チップが置き換えられた後も、製品の機能、特徴、使用方法、コードは変更されません。ただし、ファームウェアのバージョンが変更され、異なるチップに応じて工場出荷時のファームウェアが調整されています。ファームウェアを再書き込みする必要がある場合は、チップに対応するファームウェアをダウンロードしてください。

リソース​

プロジェクト​

この製品の紹介動画はこちらです。

技術サポート & 製品ディスカッション​

弊社製品をお選びいただきありがとうございます！製品をスムーズにご利用いただけるよう、さまざまなサポートを提供しております。お客様の好みやニーズに合わせた複数のコミュニケーションチャネルをご用意しています。

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