一板两用,这个可以有!——GrovePi+扩展板使用手记

发布于 2020-11-26 18:44
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GROVE模块众多,类型丰富,但是对于大部分树莓派用户来说,使用杜邦线来连接设备,有点不胜其烦。如果有个能提供标准GROVE接口的扩展板,而且又能与树莓派引脚兼容的话,使用起来就方便多了!

 

GROVEPI+能满足你的需求。

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GROVEPI+的口号就是:连接树莓派及GROVE传感器!

 

GROVEPI+起源于Dexter公司的BrickPi,其初衷是将LEGO Mindstorms与树莓派连接起来,项目以众筹的方式发起,项目最初的目标是针对爱好者、黑客、工程师及创客等用户群体,随后发起者发现了更大的目标即教育市场。

 

GROVEPI+扩展板是GROVEPI+ START KIT套件中的一部分,该套件除了扩展板之外,还提供了大量的GROVE传感器模块,配合扩展板使用,在树莓派上能完成大部分的学习及原型验证任务。

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扩展背面是26pin的GPIO连接器,其中包括电源接口等,GROVEPI+通过树莓派的供电输出来取电。

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GROVEPI+扩展板中间部分的MCU是一颗ATMeg328p,提供了Arduino扩展功能,在MCU四周排列的GROVE接口均由这一颗MCU提供。GROVEPI+与树莓派之间的通信通过I2C接口进行,所有Grove模块通过通用4针连接器电缆连接到GrovePi +上的通用Grove连接器。

 

Grove Pi +上的ATMEGA328微控制器,充当Raspberry Pi和Grove传感器之间的解释器,通过I2C接口来发送,接收和执行RaspberryPi发送的命令。ATMEGA328中预

 

先写入了控制代码,具体详情可以参考GROVEPI+在Github上的代码。

 

如果想对这颗MCU进行编程,重新定制扩展板的功能,可以使用扩展板上的ISP接口来进行。该ISP接口只引出了焊盘,没有焊接排针。

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另外一种更直接的方式是使用avrdude直接对其进行编程,这是命令行方式的编程操作,需要预先将代码编译成.hex格式的二进制文件,这种方法适合用来对固件进行升级。参考代码如下

 

avrdude -c gpio -p m328p -U flash:w:.build/uno/firmware.hex

 

参考官方给出的原理图,其中Arduino部分的内容如下

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可以看到扩展板上引出的所有接口均来自ATMEG328,至于树莓派本身的GPIO等接口,只引出了1~26pin(物理接口),参考原理图如下

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接下开始安装配置软件部分。

 

只需要使用一条简单的命令就可以,如下

 

curl -kL dexterindustries.com/update_grovepi | bash

 

该脚本程序会下载并配置好所有相关的软件依赖及硬件配置,该命令会从网络上下载相关的软件包,所以先要保证树莓派能正常连接Internet。

 

接下来使用git将演示代码下载到本地,命令如下

 

git clone https://github.com/DexterInd/GrovePi

 

我们先来研究下相关的python代码,看看树莓派是如何与扩展板通信的,部分代码如下

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上述代码中的digitalRead及digitalWrite函数都使用了I2C操作,默认的I2C地址为0x04,我们可以通过i2cdetect命令来查看设备状态

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可以看到0x04地址,这就是扩展板上I2C设备的地址。为什么不使用串口来通信呢?我们都知道,树莓派上的串口默认让BLE占用了,所以要使用BLE的话,就不能使用该串口了。

 

接下来就可以使用C#、Python语言通过I2C接口来控制Arduino了。一段简单的代码及程序运行效果,如下

from grove_rgb_lcd import *
setText("Hello world\nLCD test")
setRGB(0,128,64)
# Slowly change the colors every 0.01 seconds.
for c in range(0,255):
setRGB(c,255-c,0)
time.sleep(0.01)
setRGB(0,255,0)
setText("Bye bye, this should wrap")

程序运行效果如下

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此时的ATMEG328充当一个解释器,接收来自树莓派的命令,然后忠实的执行,当然此时的ATMEG328也不能另作它用了。

 

假如,我们想将ATMEG328当作一个独立的Arduino来使用呢,行不行?当然行!

 

行是行,但是要注意一点,即不能把这个ATMEG328当成普通的ARDUINO来使用,前面曾提及,我们需要使用avrdude命令行方式来烧写代码。

 

我们打开一个Arduino程序,先将其编译,得到对应的.hex文件,然后再将该.hex使用avrdude写入到ATMEG328中,现在它就是一个独立的Arduino了。

 

我们平时使用Arduino来编程,写完代码,直接按Ctrl+U来上传代码,然后就完事了。但是现在不行,我们得使用Export compiled binary来导出我们需要的.hex文件,导出的文件如下

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一个包含bootloader,另一个不包含bootloader,写入过程如下

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使用命令行写入该hex文件后,可以看到显示的内容如下、

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注意,现在的ATMEG328和树莓派已脱离了关系,现在的它是一个独立的Arduino开发板了。

 

再使用i2cdetect命令来查看设备地址,得到如下的结果

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0x04设备地址不存在了!

 

这样看来,GROVEPI+不仅仅是一块扩展板,同时也可以当作独立的Arduino开发板来使用。如果你愿意,将扩展板上的ISP接口引出,再添加一个USBTiny编程器,GROVEPI+摇身一变,就是一个Arduino开发板,而且是带GROVE接口的Arduino开发板!

 

这个真可以!

 

 

已于2020-11-26 18:44:51修改
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