市面上供應著許多不同的單板電腦(SBC),而且每年都還會有更多新產品加入這個行列。這些單板電腦是許多近期電子設計專案的基礎,它們提供了豐富的功能集,讓工程師們用於打造從機器人到家庭自動化以及介於其間的所有設計。雖然每個版本都配備了一些令人印象深刻的硬體,但並沒有一種全方位解決方案適用於每一項專案設計,而這正是擴展板(或插件)得以大顯身手之處。

附加在樹莓派(Raspberry Pi)開發板上的硬體板卡(Hardware Attached on Top;HAT)——Pi HAT或(英國)稱為Bonnets,為開發平台提供了功能選項的擴展與升級,例如添加額外的GPIO、音訊/視訊功能、繼電器、馬達驅動器、擴展的通訊選項以及其他一系列功能選項。

如同市場上的SBC為數眾多一樣,各種好用的擴展板也幾乎多到可以出書了。因此,本週圖集將著重於介紹Raspberry Pi平台的擴展板。雖然市場上有這麼多的‘HAT’(擴展板),但以下所精選的都是因為他們具有獨特的功能以及提供了更多的開發選擇。

1: Sense HAT

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(來源:Raspberry Pi)

Raspberry Pi基金會(Raspberry Pi Foundation)設計的Sense HAT是專為英國ESA太空人Tim Peake首次前進國際太空站(ISS)的任務而打造的(AstroPi)。這是一款配備擴充感測器套件的Pi (1/2/3),包括陀螺儀、加速度計、磁力計、溫度、氣壓和濕度等感測器。它還包括一個8×8 RGB LED矩陣、一個5鍵操縱桿,而且可以使用Python編程。在該基金會的專案網頁上甚至提供免費的AstroPi工具庫。

2: PiJuice Mobile Power Platform

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(來源:Pi Supply)

PiJuice可攜式平台是Raspberry Pi的不斷電行動電源HAT,可讓你設計不需要直接連接電源的設計專案,例如遠端物聯網(IoT)平台或手持遊戲裝置。在標準版本中,PiJuice配備了摩托羅拉(Motorola) Droid 2 1820mAh容量的電池,可根據具體應用為Pi 3供電4至6小時。

如果需要的話,還可以更換掉原有電池,改用5,000或10,000mAH+的更大鋰離子聚合物(Lipo)電池,以提供更多電量。該HAT還配備預焊接頭,允許從PiJuice接取Pi的GPIO接腳,讓您在需要時添加額外的HAT。板載STM32-F0微控制器(MCU)、RTC和on/off開關提供電源管理功能,包括深度睡眠狀態、智慧開機以及軟關機選項。

3: Adafruit 16通道PWM/Servo HAT

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(來源:Adafruit)

Raspberry Pi是機器人專案的絕佳平台,不過它在驅動伺服馬達時確實存在問題——PWM並不是十分精確,因而可能需要使用外部電源,以免當負載電流達到峰值時造成Pi故障。Adafruit的16通道PWM/伺服馬達HAT,有助於克服這些問題,並能夠控制16個伺服馬達,提供高達1.6KHz的PWM,並且能以5V供電而不會產生任何斷續電流。

4: Pimoroni RoboHAT

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(來源:Pimoroni)

除了保有機器人設計趨勢,Pimoroni的RoboHAT還擁有驅動任何行動機器人專案所需的一切。該擴展板具有一對H-Bridge直流(DC)馬達驅動器、6X 5V電平轉換GPIO GVS 3接腳輸入、4X 5V電平轉換GPIO GVS 3接腳輸出、4接腳超音波距離感測器接頭,以及用於不同馬達的獨立電源選項(最高11V和1.5A)。它還提供5V開關穩壓器,可安全地為機器人和Pi (7V至10V電池)供電。Pimoroni提供免費的Python工具庫鏈接、額外的軟體以及使用RoboHAT的示例。

5: Pimoroni Automation HAT

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(來源:Pimoroni)

Pimoroni聲稱其自動化擴展板是一款「萬事通」,因為它將一大堆強大的功能集塞進其監控和自動化控制器中。Automation HAT能夠控制幾乎任何高達24V的裝置——包括噴水滅火系統、餵魚器、盲人自動化和照明系統。

Automation HAT配備3X 24V (2A)繼電器、3X 12位元ADC (最高24V)、3X 24V容限緩衝輸入、3X 24V容限吸收輸出、15通道LED指示燈,以及一個12位元ADC (0至3.3V)。應該注意的是,Automation HAT不應該與開關電源電壓一起使用,只能在24V或更低的電壓下使用。如同其他HAT產品一樣,Pimoroni提供了Python工具庫的鏈接,有助於啟動自動化專案。

6: ProtoCentral HealthyPi v3

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(來源:ProtoCentral via CrowdSupply)

我相信每一款專案都有最適合它的HAT,即使是用於監測健康的HAT,例如ProtoCentral的多參數生命體徵監測擴充板HealthyPi,它可以作為獨立單元使用,也可以搭配Raspberry Pi。ProtoCentral以工具套件形式提供HealthPi,具有溫度、脈搏血氧儀和ECG 呼吸感測器以及20個粘合電極。無論您是否搭配HAT與Pi一起使用,都需要透過觸控螢幕來監控生命徵象並調整參數。儘管...

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