Руководство по настройке профессионального 40-пинового Raspberry Pi Wedge

Введение

Предварительно собранный 40-пиновый Pi Wedge — новейший член семейства Pi Wedge. Это отличный способ вывести заветные пины Pi на макетную плату для легкого использования.

Pi Wedge на макетной плате

Этот Pi Wedge совместим с членами семейства Pi с 40-пиновым GPIO-хэдером, включая:

• Raspberry Pi Model A+
• Raspberry Pi Model B+
• Raspberry Pi 2 Model B

Он адаптирует 40-пиновый GPIO-разъем недавних Pi к формату, удобному для макетной платы, и перегруппировывает пины по похожим функциям. Также GPIO-пины расположены в порядке возрастания.

Эта версия поставляется полностью собранной — пайка не требуется!

Pi Wedge с Pi B+.

Охватывается в этом руководстве

• История — как появился Pi Wedge
• Сборка — подключение FTDI, шлейфового кабеля и макетной платы
• Маппинг пинов — что означает шелкография на Wedge
• Уровни логики и питание — электрическая информация о подключении к Pi
• Дополнительные ресурсы

История

В процессе разработки проектов вроде Twitter Monitor и Great American Tweet Race на Raspberry Pi мы столкнулись с проблемами расширения Pi для прототипов с внешним железом.

Где-то в этом хаосе прячется Pi

Raspberry Pi Model B+ имеет 40-пиновый разъем, дающий доступ к нескольким коммуникационным интерфейсам, GPIO и питанию. Но разъем не имеет детальной маркировки, а нативное расположение пинов довольно хаотично. Пины похожих функций не всегда сгруппированы, пины питания и земли перемешаны без явного паттерна.

Пины также плохо транслируются на безпаяльную макетную плату. Наши первые проекты использовали кучу F-M перемычек, просто вставленных в хэдер. Это приводило к множеству «переплетений» при отладке.

Проблема курицы и яйца

Помимо физических проблем с I/O-разъемом, начало работы с новым Raspberry Pi B+ всегда кажется ситуацией «курица и яйцо». Мы просто хотим зайти по SSH для командной строки. Но для SSH нужен IP-адрес… а IP проще всего узнать, запустив ifconfig в командной строке.

Решение

Познакомьтесь с 40-Pin Pi Wedge

Pi Wedge B+ подключается к 40-пиновому GPIO-разъему и выводит пины в удобной для макетной платы компоновке и шаге. Добавляет пару развязывающих конденсаторов на линиях питания и упрощает начальный запуск — можно подключить FTDI Basic модуль к последовательному порту.

Сборка

Комплектация

Предварительно собранный Pi Wedge идет с PCB Wedge и 40-пиновым шлейфовым кабелем.

Подключение

40-пиновый шлейфовый кабель соединяет Wedge с Pi. Кабель полярный. На конце Pi Wedge PCB зубок кабеля вступает в паз экранированного хэдера.

Вставка шлейфового кабеля

Хэдер на самом Pi B+ не имеет средств для гарантии выравнивания. Нужно следить за правильным подключением. Pin 1 на Pi отмечен заусенцем на шелкографированном прямоугольнике. Разъем шлейфа имеет (еле заметный) маленький треугольник, маркирующий pin 1. Первый провод также закодирован, например, красной маркировкой на фото (может быть и черным или темно-синим).

Правильная ориентация pin-1

FTDI-разъем также нуждается в правильном выравнивании. Убедитесь, что маркировки «grn» и «blk» совпадают на обеих платах.

Правильная ориентация 3.3V FTDI-Basic

В следующем разделе разберем, как сигналы с Pi маппятся на Wedge.

Маппинг пинов

Изменения с B+

Когда Raspberry Pi Foundation представила B+, они расширили GPIO-хэдер с 26 до 40 пинов. Эти изменения перенесли и на A+ и Pi 2 Model B. Разъем добавил девять дополнительных GPIO-пинов плюс пины ID_SC и ID_SD для идентификации внешних периферийных устройств, о чем можно узнать в нашем SPI и I2C туториале.

Расположение сигналов

Pi Wedge реорганизует I/O-пины Pi, группируя похожие функции на соседних пинах. Сигналы SPI, I2C и UART сгруппированы рядом друг с другом.

Функциональные группировки

Пины подписаны, хотя подписи короткие, чтобы поместиться на PCB. UART, SPI и I2C пины отмечены функциями шины связи, но также доступны как GPIO при соответствующей конфигурации.

Следующая таблица показывает назначение сигналов на Pi Wedge, включая периферийные и альтернативные GPIO-назначения где уместно.

Wedge Silk	Python (BCM)	WiringPi GPIO	Name	Name	WiringPi GPIO	Python (BCM)	Wedge Silk
G17	17	0	GPIO17 (GPIO_GEN0)	GPIO18 (GPIO_GEN1)	1	18	G18
G16	16	27	GPIO16	GPIO19	24	19	G19
G13	13	23	GPIO13	GPIO20	28	20	G20
G12	12	26	GPIO12	GPIO21	29	21	G21
G6	6	22	GPIO06	GPIO22 (GPIO_GEN3)	3	22	G22
G5	5	21	GPIO05	GPIO23 (GPIO_GEN4)	4	23	G23
G4	4	7	GPIO04 (GPIO_GCLK)	GPIO24 (GPIO_GEN5)	5	24	G24
CE1	11	GPIO7 (SPI_CE1_N)	GPIO25 (GPIO_GEN6)	6	25	G25
CE0	10	GPIO8 (SPI_CE0_N)	GPIO26	25	26	G26
MOSI	12	GPIO10 (SPI_MOSI)	GPIO27 (GPIO_GEN2)	2	27	G27
MISO	13	GPIO09 (SPI_MISO)	GPIO03 (SCL1, I2C)	9	SCL
SCK	(no worky 14)	GPIO11 (SPI_CLK)	GPIO02 (SDA1, I2C)	8	SDA
RXI	16	GPIO15 (UART_RXD0)	GPIO0, ID_SC (I2C ID SC EEPROM)	31	IDSC
TXO	15	GPIO14 (UART_TXDO)	GPIO1, ID_SD (I2C ID SD EEPROM)	30	IDSD
5V	5V
3.3V	3.3V
GROUND	GROUND

Pi Wedge B+ Pin-Function mapping

Внимание! Распиновка относительно Pi Wedge. Если ищете распиновку относительно хэдера Pi, смотрите таблицу в Raspberry GPIO туториале.

Уровни логики и питание

Уровни логики

Pi использует 3,3В логические уровни, которые не толерантны к 5В. Многие периферийные устройства работают на 3,3В, но если нужно взаимодействовать с 5В-устройствами, используйте уровневый преобразователь, например TXB0104 breakout.

Коммуникации

Сигналы на 6-пиновом FTDI-хэдере также ограничены 3,3В логикой. Используйте с 3,3В FTDI-модулем, а не 5В.

Питание

Понимание питания Pi критично для успешного использования, особенно при интеграции в большую систему.

Raspberry Pi B+ эффективнее предшественников, заменяя цепочку линейных регуляторов на импульсные.

Последние опубликованные схемы — для Raspberry Pi B+, предполагаем, что Pi2 Model B и A+ похожи. Изучая схемы, видим, что 5В приходит через разъем J1 — micro USB, но подключены только питание и земля. 5В от этого разъема проходит через предохранитель и транзисторную схему защиты от переполюсовки, затем идет по плате без дальнейшей регуляции. 5В соединения на Pi Wedge идут прямо от этой линии.

На B+ 5В идет на двойной импульсный регулятор, снижающий до 3,3В и 1,8В. Регулируемые 3,3В присутствуют на I/O-разъеме.

Существует несколько стратегий питания для деплоя Pi в зависимости от общих потребностей и доступности.

READ MORE INFO…..Preassembled 40-pin Pi Wedge Hookup Guide