SparkFun Qwiic HAT для Raspberry Pi: полное руководство по подключению

Введение

SparkFun Qwiic HAT дает быстрый plug-and-play способ подключить I²C-шину любого Raspberry Pi к обширной экосистеме Qwiic. Он соединяет пины GND, 3.3 В, SDA и SCL Pi с четырьмя портами Qwiic, а также выводит ключевые GPIO-пины для удобного доступа. Благодаря поддержке цепочечного подключения (при уникальных адресах устройств) можно соединить неограниченное количество сенсоров, создавая мощную сенсорную башню.

Необходимые материалы

• Любой Raspberry Pi с 2×20 мужскими GPIO-заголовками (например, Pi 3 или Pi 4). Для Pi Zero W мужские заголовки нужно припаять самостоятельно.
• Qwiic HAT (продукт SparkFun).
• Qwiic-совместимые сенсоры или breakout-платы. Примеры:
  • Environmental Combo Breakout — CCS811/BME280 (Qwiic)
  • Spectral Sensor Breakout — AS7262 Visible (Qwiic)
  • GPS Breakout — XA1110 (Qwiic)
  • Qwiic Adapter (для не-Qwiic устройств)
• Qwiic-кабели (разной длины для гибкой компоновки): 50 мм, 100 мм, 200 мм, 500 мм.

Инструменты для настройки

• USB-мышь
• USB-клавиатура
• HDMI-монитор, телевизор или VGA-адаптер
• Блок питания 5 В (минимум 2 А для Pi 3/4, 2.5 А для Pi Zero W)

Рекомендуемое чтение

• Обзор системы Qwiic — основы интерфейса Qwiic.
• Основы I²C — введение в протокол I²C, необходимый для любых проектов на Raspberry Pi.

Обзор железа

Qwiic HAT имеет четыре порта Qwiic, все подключены к одной I²C-шине. Кроме того, он выводит несколько ключевых GPIO-пинов 40-пинового заголовка Raspberry Pi, упрощая интеграцию дополнительных периферий без пайки.

Сборка железа

1. Совместите Qwiic HAT с 2×20 мужским заголовком Pi. Убедитесь, что стрелка с надписью «USB» на HAT указывает к USB-порту Pi.
2. Аккуратно надавите HAT вниз; пины должны надежно войти в заголовок.
3. Подключите ваши Qwiic-сенсоры или breakout-платы с помощью кабелей Qwiic подходящей длины.
4. Проверьте надежность всех соединений перед включением Pi.

I²C на Raspberry Pi

Операционная система и установка библиотек

Начните со свежего образа Raspbian (теперь Raspberry Pi OS), если настраиваете новую SD-карту. Для удобства скачайте образ NOOBS (v2.4.4 на момент написания) и следуйте официальному руководству по установке.

1. Скачайте образ NOOBS.
2. Прошейте его на SD-карту и загрузите Pi.
3. Выполните sudo apt update && sudo apt upgrade для обновления пакетов.
4. Установите WiringPi командой sudo apt install wiringpi (или используйте инструкции по установке WiringPi, если предпочитаете последний исходный код).

После установки проверьте WiringPi:

gpio -v
gpio readall

Должны отобразиться версия WiringPi и таблица распиновки 40-пинового заголовка Pi.

Включение I²C

В отличие от SPI, интерфейс I²C отключен по умолчанию. Включите через sudo raspi-config:

1. Запустите sudo raspi-config.
2. Перейдите в 5 Interfacing Options.
3. Выберите P5 I²C и ответьте yes для включения.
4. Выберите OK и Finish для перезагрузки.

После перезагрузки подтвердите активность интерфейса командой ls /dev/*i2c*, которая должна показать /dev/i2c-1 — пользовательскую I²C-шину.

Тестирование Qwiic HAT

С установленным HAT и сенсором выполните i2cdetect -y 1 для сканирования шины. Вы должны увидеть адрес сенсора в сетке, что подтвердит успешное подключение.