注釈
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インターフェース
ピン配置
- バッテリー ポート
6.0V～8.4V の XH2.54 3 ピン 電源 入力。
Raspberry Pi と Fusion HAT+ を 同時 に 給電 します。
- 電源 スイッチ
Fusion HAT+ の 電源 を オン / オフ します。
- Type-C 充電 ポート
Type-C ケーブル を 接続 して バッテリー を 充電 します。
充電 中 は、 対応 する バッテリー インジケーター ライト が 点滅 します。
満充電 まで は 約 2 時間 かかります。 満充電 後、 Fusion HAT の 電源 が オン の 場合 は、 両方 の バッテリー インジケーター ライト が 点灯 し 続けます。 Fusion HAT の 電源 が オフ の 場合 は、 両方 の バッテリー インジケーター ライト は 消灯 します。
- デジタル ピン
4 チャンネル の デジタル ピン（ 17、 4、 27、 22 ）。
ピン : デジタル IO 。
API :
fusion_hat.pin.Pin。
- ADC ピン
4 チャンネル の ADC ピン（ A0～A3 ）。
ピン : ADC 。
API :
fusion_hat.adc.ADC。
- PWM ピン
12 チャンネル の PWM ピン（ P0～P11 ）。
ピン : PWM 。
API :
fusion_hat.pwm.PWM。
- モーター ポート
4 チャンネル の XH2.54 モーター ポート。
ピン : モーター ポート 。
API :
fusion_hat.motor.Motor。
- I2C ピン と I2C ポート
I2C ピン : P2.54 4 ピン インターフェース。
I2C ポート : SH1.0 4 ピン インターフェース（ QWIIC と STEMMA QT に 互換 ）。
これら の I2C インターフェース は、 GPIO2（ SDA ） と GPIO3（ SCL ） を 介して Raspberry Pi の I2C インターフェース に 接続 されています。
ピン : I2C 。
API :
fusion_hat._i2c.I2C。
- SPI ピン
P2.54 7 ピン SPI インターフェース。
ピン : SPI 。
- UART ピン
P2.54 4 ピン インターフェース。
ピン : UART 。
- WS2812 ポート
1 チャンネル の WS2812 ポート。
ピン : WS2812 ポート 。
- ユーザー LED
ユーザー LED の 機能 は プログラム に よって 設定 できます。
ピン : ユーザー ボタン と LED 。
API :
fusion_hat.device.set_led。
- USR ボタン
USR ボタン の 機能 は プログラム に よって 設定 できます。（ 押下 すると 入力 “0” 、 離す と 入力 “1” に なります。 ）
ピン : ユーザー ボタン と LED 。
- バッテリー インジケーター
電圧 が 7.6V より 高い 場合、 2 つ の LED が 点灯 します。
7.15V～7.6V の 範囲 では、 1 つ の LED が 点灯 します。
7.15V 未満 では、 両方 の LED が 消灯 します。
- スピーカー と MIC
スピーカー : これは 2030 オーディオ チャンバー スピーカー です。
スピーカー ポート : Fusion HAT+ は オンボード I2S オーディオ 出力 を 搭載 して おり、 2030 オーディオ チャンバー スピーカー と 組み合わせる こと で、 モノラル 音声 出力 を 提供 します。
MIC : Fusion HAT+ は MEMS マイク を 搭載 して おり、 周囲 の 音 を 収音 する ため に 使用 できます。
ピン : スピーカー と MIC 。
API :
fusion_hat.music.Music。
ピン マッピング
Fusion HAT+ |
Raspberry Pi |
Raspberry Pi |
Fusion HAT+ |
|---|---|---|---|
POWER OFF DETECT* |
3V3 |
5V |
5V |
SDA |
SDA |
5V |
5V |
SCL |
SCL |
GND |
GND |
DIGITAL 4 |
GPIO4 |
TXD |
TXD |
GND |
GND |
RXD |
RXD |
DIGITAL 17 |
GPIO17 |
GPIO18 |
I2S BCLK |
DIGITAL 27 |
GPIO27 |
GND |
GND |
DIGITAL 22 |
GPIO22 |
GPIO23 |
NC |
ID EEPROM |
3V3 |
GPIO24 |
NC |
SPI MOSI / WS2812 DOUT |
MOSI |
GND |
GND |
SPI MISO |
MISO |
GPIO25 |
NC |
SPI SCLK |
SCLK |
CE0 |
SPI CE0 |
GND |
GND |
CE1 |
NC |
NC |
ID_SD |
ID_SC |
NC |
NC |
GPIO5 |
GND |
GND |
(SPI)BSY |
GPIO6 |
GPIO12 |
NC |
NC |
GPIO13 |
GND |
GND |
I2S LRCLK |
GPIO19 |
GPIO16 |
NC |
POWER OFF DETECT* |
GPIO26 |
GPIO20 |
I2S Speaker Enable |
GND |
GND |
GPIO21 |
I2S DATAOUT |
デジタル IO
Fusion HAT+ には、 P2.54 3 ピン の デジタル ピン が 4 セット あります。
Fusion HAT+ |
Raspberry Pi |
|---|---|
17 |
GPIO17 |
4 |
GPIO4 |
27 |
GPIO27 |
22 |
GPIO22 |
ADC
Fusion HAT+ は、 2.54mm ピッチ の 3 ピン ADC（ アナログ - デジタル 変換 ） ピン を 4 セット 備えています。 これら の ピン は 3.3V 電源 で 動作 します。 12 ビット 精度 の ADC 機能 は オンボード マイクロコントローラ に よって 提供 されます。 ADC 値 の 読み取り に 関する 詳細 な 手順 は オンボード MCU セクション を 参照 してください。
また、 ADC チャンネル A4 は 抵抗 に よる 分圧 回路 を 介して バッテリー に 接続 されて おり、 バッテリー 電圧 を 測定 して おおよその 残量 を 推定 する ため に 使用 されます。
分圧 比 は 200K/100K の ため、 次 の ように なります：
A4 電圧（ Va4 ） = value_A4 / 4095.0 * 3.3
バッテリー 電圧（ Vbat ） = Va4 * 3
バッテリー 電圧（ Vbat ） = value_A4 / 4095.0 * 3.3 * 3
PWM
Fusion HAT+ には、 2.54mm ピッチ の 3 ピン PWM ピン が 4 セット あり、 電源 は 5V です。 PWM の 使用 方法 は オンボード MCU で 詳しく 説明 しています。
注釈
PWM4～11 チャンネル は モーター 駆動 に 使用 されます。
I2C
Fusion HAT+ には 2 つ の I2C インターフェース が あります。 1 つ は P2.54 4 ピン インターフェース、 もう 1 つ は QWIIC と STEMMA QT に 互換 の SH1.0 4 ピン インターフェース です。 これら の I2C インターフェース は、 GPIO2（ SDA ） と GPIO3（ SCL ） を 介して Raspberry Pi の I2C インターフェース に 接続 されています。 ボード に は オンボード MCU も 搭載 されて おり、 2 本 の 信号 ライン に は 10K の プルアップ 抵抗 が 入っています。
SPI
Fusion HAT+ の SPI インターフェース は、 7 ピン の P2.54 インターフェース です。 Raspberry Pi の SPI インターフェース に 接続 され、 割り込み や リセット など の 用途 に 使える 追加 の I/O ピン も 含まれています。
Fusion HAT+ |
Raspberry Pi |
|---|---|
BSY |
GPIO6 |
CS |
CE0（ GPIO8 ） |
SCK |
SCLK（ GPIO11 ） |
MI |
MISO（ GPIO9 ） |
MO |
MOSI（ GPIO10 ） |
3V3 |
3.3V 電源 |
GND |
GND（ グランド ） |
UART
Fusion HAT+ の UART インターフェース は、 4 ピン の P2.54 インターフェース です。 Raspberry Pi の GPIO14（ TXD ） および GPIO15（ RXD ） ピン に 接続 されます。
WS2812 ポート
Fusion HAT+ には 1 つ の WS2812 ポート（ ZH1.5 3 ピン ） が あり、 WS2812 LED ストリップ を 1 本 制御 できます。
この ピン は SPI MOSI と 共有 されて いる ため、 同時 に SPI MOSI として 使用 する こと は できません。
ユーザー ボタン と LED
Fusion HAT+ には 1 つ の LED と 1 つ の ボタン が 搭載 されて おり、 これら は I2C チップ に 接続 され、 制御 されます。
スピーカー と MIC
Fusion HAT+ は オンボード I2S オーディオ 出力 / 入力 を 搭載 して おり、 2030 オーディオ チャンバー スピーカー と ともに モノラル 音声 出力 を 提供 します。 オンボード マイク は 音声 信号 の 入力 に 使用 できます。
I2S |
Raspberry Pi |
|---|---|
WS |
GPIO19 |
SCLK |
GPIO18 |
Audio OUT（ Speaker ） |
GPIO21 |
Audio IN（ MIC ） |
GPIO20 |
音声 機能 を 使用 せず に GPIO ピン を 別用途 に 使いたい 場合 は、 スイッチ に よって 内蔵 スピーカー と マイク を 切り離す だけ で 対応 できます。 この 切り離し は、 音声 コンポーネント が 非アクティブ の とき に のみ 行う こと が 重要 です。 さらに、 いずれか の 音声 コンポーネント が 動作 中 は、 WS と SCLK ピン を 絶対 に 操作 しない で ください。
モーター ポート
Fusion HAT+ の モーター ドライバ は 4 チャンネル を サポート し、 方向 と 速度 制御 の ため に 8 本 の PWM 信号 で 制御 できます。
モーター |
PWM |
|---|---|
Motor0 A |
PWM11 |
Motor0 B |
PWM10 |
Motor1 A |
PWM9 |
Motor1 B |
PWM8 |
Motor2 A |
PWM7 |
Motor2 B |
PWM6 |
Motor3 A |
PWM5 |
Motor3 B |
PWM4 |
モーター 駆動 モード は 次 の とおり です。
A |
B |
方向 |
|---|---|---|
0 |
0 |
スタンバイ |
PWM 値 |
0 |
前進 |
0 |
PWM 値 |
逆転 |
PWM 値 |
PWM 値 |
ブレーキ |
電源 ボタン と PWR インジケーター
電源 ボタン を 1 回 押す と Raspberry Pi が 起動 し、 PWR インジケーター が 点灯 します。
電源 ボタン を 2 秒 間 長押し すると Raspberry Pi に シャットダウン 信号 が 送られます。 適切 に 設定 されて いれば、 Raspberry Pi は シャットダウン し、 PWR インジケーター は 消灯 します。
電源 ボタン を 5 秒 間 長押し すると 強制 シャットダウン が 行われ、 PWR インジケーター は 直ちに 消灯 します。
さらに、 Fusion HAT+ には 安全 な シャットダウン 機構 が 搭載 されています。 I2C を 介して マイクロコントローラ の レジスタ 状態 を 読み取り、 ソフトウェア シャットダウン を 実行 します。 この 機能 を 有効 に する に は、 Raspberry Pi の シャットダウン 信号 ピン を 設定 し、 Raspberry Pi 上 で 対応 する コード を 実行 する 必要 が あります。
バッテリー 残量 インジケーター
Fusion HAT+ の バッテリー 残量 インジケーター は、 分圧 方式 を 用いて バッテリー 電圧 を 監視 し、 残量 推定 の 目安 として 使用 されます。 LED と 電圧 の 関係 は 次 の とおり です：
LED（ バッテリー ） |
合計 電圧 |
|---|---|
LED 2 個 点灯 |
7.4V より 大きい |
LED 1 個 点灯 |
6.5V より 大きい |
両方 の LED 消灯 |
6.5V 未満 |
充電 中 は、 バッテリー インジケーター ライト が 点滅 します。 充電 状態 は、 マイクロコントローラ に アクセス する こと で I2C 経由 で 読み取れます。 詳しく は 充電 状態 を 参照 してください。
いずれか 1 本 の バッテリー が 4.1V に 達する、 または 4.1V を 超え、 ほか の バッテリー が その 閾値 未満 の 場合、 その バッテリー の 充電 電流 は 低減 されます。
サーボ ゼロ 調整 ボタン
サーボ ゼロ 調整 ボタン は、 サーボ の ゼロ 位置 を キャリブレーション する ため に 使用 します。
PWM インターフェース は サーボ の ゼロ 調整 制御 を サポート して おり、 ロボット 組み立て に 便利 です。 サーボ ゼロ 調整 では、 すべて の PWM インターフェース を 周期 20,000 µs、 パルス 幅 1500 µs に 設定 し、 サーボ を 90° 位置 に 移動 させます。 サーボ ゼロ 調整 モード に 入る 前 に、 ほか の PWM デバイス を 切り離す こと を 推奨 します。
ボタン を 2 回 押す と、 すべて の PWM 信号 が パルス 幅 1500us、 周期 20000us に 設定 されます。 つまり、 サーボ は 中央 位置 に なります。 この 状態 で サーボ アーム を サーボ に 固定 してください。
もう一度 ボタン を 2 回 押す と、 すべて の PWM 信号 は 0 パルス に 設定 されます。