Hardware-Einführung¶
Der Robot Hat V4 verfügt über 2 Lithium-Batterieladungen, 5V/3A DC-DC-Entladung, I2S-Audioausgang und Lautsprecher, eine einfache Batteriestandanzeige, Mikrocontroller-basierte PWM- und ADC-Treiber sowie Motorsteuerungen.
Pinbelegung¶
- Power Port
7-12V PH2.0 3-Pin-Stromeingang.
Gleichzeitige Stromversorgung des Raspberry Pi und des Robot HAT.
- Power Switch
Den Strom des Robot HAT ein-/ausschalten.
Wenn Sie den Strom an den Stromanschluss anschließen, wird der Raspberry Pi hochfahren. Sie müssen jedoch den Stromschalter auf ON stellen, um den Robot HAT zu aktivieren.
- Type-C USB Port
Stecken Sie das Type-C-Kabel ein, um die Batterie zu laden.
Gleichzeitig leuchtet die Ladeanzeige in roter Farbe.
Wenn die Batterie vollständig geladen ist, erlischt die Ladeanzeige.
Wenn das USB-Kabel etwa 4 Stunden nach vollständiger Aufladung noch eingesteckt ist, blinkt die Ladeanzeige zur Erinnerung.
- Digital Pin
4-Kanal digitale Pins, D0-D3.
Pin: Digitaler IO.
API: Klasse Pin.
- ADC Pin
4-Kanal ADC-Pins, A0-A3.
Pin: ADC.
API: Klasse ADC.
- PWM Pin
12-Kanal PWM-Pins, P0-P11.
Pin: PWM.
API: Klasse PWM.
- Left/Right Motor Port
2-Kanal XH2.54 Motoranschlüsse.
Pin: Motoranschluss.
API: Modul motor,
1für den linken Motoranschluss,2für den rechten Motoranschluss.
- I2C Pin und I2C Port
I2C Pin: P2.54 4-Pin-Schnittstelle.
I2C Port: SH1.0 4-Pin-Schnittstelle, kompatibel mit QWIIC und STEMMA QT.
Diese I2C-Schnittstellen sind über GPIO2 (SDA) und GPIO3 (SCL) mit der I2C-Schnittstelle des Raspberry Pi verbunden.
Pin: I2C.
API: Klasse I2C.
- SPI Pin
P2.54 7-Pin SPI-Schnittstelle.
Pin: SPI.
- UART Pin
P2.54 4-Pin-Schnittstelle.
Pin: UART.
- RST Button
Der RST-Knopf dient bei Verwendung von Ezblock als Knopf zum Neustarten des Ezblock-Programms.
Wenn Ezblock nicht verwendet wird, hat der RST-Knopf keine vordefinierte Funktion und kann ganz nach Ihren Bedürfnissen angepasst werden.
Pin: Tasten.
API: Klasse Pin
- USR Button
Die Funktionen des USR-Knopfs können durch Ihre Programmierung festgelegt werden. (Herunterdrücken führt zu einem Eingang „0“; Loslassen erzeugt einen Eingang „1“.)
API: Klasse Pin, Sie können
Pin("SW")verwenden, um ihn zu definieren.Pin: Tasten.
- Battery Indicator
Zwei LEDs leuchten auf, wenn die Spannung höher als 7,6V ist.
Eine LED leuchtet im Bereich von 7,15V bis 7,6V.
Unter 7,15V schalten sich beide LEDs aus.
- Speaker and Speaker Port
Speaker: Dies ist ein 2030 Audio-Kammerlautsprecher.
Speaker Port: Der Robot HAT ist mit einem Onboard-I2S-Audioausgang ausgestattet, zusammen mit einem 2030 Audio-Kammerlautsprecher, der einen Mono-Soundausgang bietet.
API: Klasse Music
Pin-Belegung¶
Robot Hat V4 |
Raspberry Pi |
Robot Hat V4 |
Raspberry Pi |
|---|---|---|---|
NC |
3V3 |
5V |
5V |
SDA |
SDA |
5V |
5V |
SCL |
SCL |
GND |
GND |
D1 |
GPIO4 |
TXD |
TXD |
GND |
GND |
RXD |
RXD |
D0 |
GPIO17 |
I2S BCLK |
GPIO18 |
D2 |
GPIO27 |
GND |
GND |
D3 |
GPIO22 |
MOTOR 1 DIR |
GPIO23 |
NC |
3V3 |
MOTOR 2 RICHTUNG |
GPIO24 |
SPI MOSI |
MOSI |
GND |
GND |
SPI MISO |
MISO |
USR-TASTE |
GPIO25 |
SPI SCLK |
SCLK |
SPI CE0 |
CE0 |
GND |
GND |
NC |
CE1 |
NC |
ID_SD |
NC |
ID_SC |
MCU-Reset |
GPIO5 |
GND |
GND |
(SPI)BSY |
GPIO6 |
Platinen-Identifikator 2 |
GPIO12 |
Platinen-Identifikator 1 |
GPIO13 |
GND |
GND |
I2S LRCLK |
GPIO19 |
RST-TASTE |
GPIO16 |
BENUTZER-LED |
GPIO26 |
NC |
GPIO20 |
GND |
GND |
I2S SDATA |
GPIO21 |
Digitaler IO¶
Der Robot HAT hat 4 Sätze von 3Pin digitalen Pins.
Robot Hat V4 |
Raspberry Pi |
|---|---|
D0 |
GPIO17 |
D1 |
GPIO4 |
D2 |
GPIO27 |
D3 |
GPIO22 |
ADC¶
Der Robot HAT verfügt über vier Sätze von 3Pin ADC (Analog-Digital-Wandler) Pins, jeweils im Abstand von 2,54 mm. Diese Pins arbeiten mit einer 3,3V Stromversorgung. Die ADC-Funktion, die eine 12-Bit-Präzision bietet, wird durch einen Mikrocontroller an Bord erleichtert. Detaillierte Anweisungen zum Lesen der ADC-Werte finden Sie im Abschnitt On-Board-MCU.
Außerdem ist der ADC-Kanal A4 über einen Spannungsteiler mit Widerständen mit der Batterie verbunden, der zur Messung der Batteriespannung zur Schätzung der ungefähren Batterieladung verwendet wird.
Das Verhältnis des Spannungsteilers beträgt 20K/10K, also:
A4-Spannung (Va4) = Wert_A4 / 4095.0 * 3.3
Batteriespannung (Vbat) = Va4*3
Batteriespannung (Vbat) = Wert_A4 / 4095.0 * 3.3 * 3
PWM¶
Der Robot HAT hat 4 Sätze von 3Pin PWM-Pins, jeweils im Abstand von 2,54 mm, und die Stromversorgung beträgt 5V. Die Methode zur Verwendung des PWM wird im Detail in On-Board-MCU beschrieben.
Bemerkung
Die Kanäle PWM13 & 14 werden für den Motorantrieb verwendet.
I2C¶
Der Robot HAT verfügt über zwei I2C-Schnittstellen. Eine davon ist die P2.54 4-Pin-Schnittstelle und die andere ist die SH1.0 4-Pin-Schnittstelle, die mit QWIIC und STEMMA QT kompatibel ist. Diese I2C-Schnittstellen sind über GPIO2 (SDA) und GPIO3 (SCL) mit der I2C-Schnittstelle des Raspberry Pi verbunden. Das Board verfügt auch über einen On-Board-MCU, und die beiden Signalleitungen haben 10K Pull-up-Widerstände.
SPI¶
Die SPI-Schnittstelle des Robot HAT ist eine 7-Pin P2.54-Schnittstelle. Sie verbindet sich mit der SPI-Schnittstelle des Raspberry Pi und umfasst einen zusätzlichen I/O-Pin, der für Zwecke wie Interrupts oder Resets verwendet werden kann.
Robot Hat V4 |
Raspberry Pi |
|---|---|
BSY |
GPIO6 |
CS |
CE0(GPIO8) |
SCK |
SCLK(GPIO11) |
MI |
MISO(GPIO9) |
MO |
MOSI(GPIO10) |
3V3 |
3.3V Strom |
GND |
Masse |
UART¶
Die UART-Schnittstelle des Robot HAT ist eine 4-Pin P2.54-Schnittstelle. Sie verbindet sich mit den GPIO14 (TXD) und GPIO15 (RXD) Pins des Raspberry Pi.
Lautsprecher und Lautsprecheranschluss¶
Der Robot HAT ist mit einem Onboard-I2S-Audioausgang sowie einem 2030 Audio-Kammerlautsprecher ausgestattet, der einen Monoklang-Ausgang bietet.
I2S |
Raspberry Pi |
|---|---|
LRCLK |
GPIO19 |
BCLK |
GPIO18 |
SDATA |
GPIO21 |
Motoranschluss¶
Der Motortreiber des Robot HAT unterstützt 2 Kanäle und kann mit 2 digitalen Signalen zur Richtungssteuerung und 2 PWM-Signalen zur Geschwindigkeitsregelung gesteuert werden.
Motor |
IO |
|---|---|
Motor1 Richtung |
GPIO23 |
Motor1 Leistung |
PWM13 |
Motor2 Richtung |
GPIO24 |
Motor2 Leistung |
PWM12 |
Batteriestandsanzeige¶
Die Batteriestandsanzeige auf dem Robot HAT überwacht die Batteriespannung mithilfe einer Spannungsteiler-Methode und dient als Referenz zur Schätzung des Batteriestands. Die Beziehung zwischen der LED und der Spannung ist wie folgt:
LED Batterie |
Gesamtspannung |
|---|---|
2 LEDs an |
Mehr als 7,6V |
1 LED an |
Mehr als 7,15V |
Beide LEDs aus |
Weniger als 7,15V |
Wenn eine der Batterien 4,1V erreicht oder überschreitet, während die anderen darunter liegen, wird der Ladestrom dieser spezifischen Batterie reduziert.