ハードウェア紹介¶
Robot Hat V4には、2つのリチウムバッテリー充電、5V/3A DC-DC放電、I2Sオーディオ出力およびスピーカー、シンプルなバッテリーレベルインジケータ、マイクロコントローラベースのPWMおよびADCドライバ、モータードライバが特徴です。
ピン配置¶
- Power Port
7-12V PH2.0 3ピン電源入力。
Raspberry PiとRobot HATを同時に給電します。
- Power Switch
Robot HATの電源をオン/オフします。
電源ポートに電源を接続すると、Raspberry Piが起動します。しかし、Robot HATを有効にするためには、電源スイッチをONに切り替える必要があります。
- Type-C USB Port
Type-Cケーブルを挿入してバッテリーを充電します。
同時に、充電インジケータが赤色で点灯します。
バッテリーが完全に充電されると、充電インジケータが消灯します。
バッテリーが完全に充電された後、約4時間USBケーブルがまだ接続されている場合、充電インジケータが点滅してプロンプト表示されます。
- Digital Pin
4チャンネルのデジタルピン、D0-D3。
ピン： Digital IO。
API： クラス Pin。
- ADC Pin
- PWM Pin
- Left/Right Motor Port
2チャンネルXH2.54モーターポート。
ピン： モーターポート。
API： モジュール motor、
1は左モーターポート用、2は右モーターポート用。
- I2C Pin and I2C Port
- SPI Pin
P2.54 7ピンSPIインターフェース。
ピン： SPI。
- UART Pin
P2.54 4ピンインターフェース。
ピン： UART。
- RST Button
- USR Button
- Battery Indicator
電圧が7.6Vを超えると2つのLEDが点灯します。
7.15Vから7.6Vの範囲では1つのLEDが点灯します。
7.15V以下では両方のLEDが消灯します。
- Speaker and Speaker Port
Speaker：これは2030オーディオチャンバースピーカーです。
Speaker Port：Robot HATは、2030オーディオチャンバースピーカーと共に、オンボードI2Sオーディオ出力を備え、モノサウンド出力を提供します。
ピン： スピーカーとスピーカーポート。
API： クラス Music
ピンマッピング¶
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 |
モーター1 DIR |
GPIO23 |
NC |
3V3 |
モーター2 DIR |
GPIO24 |
SPI MOSI |
MOSI |
GND |
GND |
SPI MISO |
MISO |
USRボタン |
GPIO25 |
SPI SCLK |
SCLK |
SPI CE0 |
CE0 |
GND |
GND |
NC |
CE1 |
NC |
ID_SD |
NC |
ID_SC |
MCUリセット |
GPIO5 |
GND |
GND |
(SPI)BSY |
GPIO6 |
ボード識別子 2 |
GPIO12 |
ボード識別子 1 |
GPIO13 |
GND |
GND |
I2S LRCLK |
GPIO19 |
RSTボタン |
GPIO16 |
ユーザー LED |
GPIO26 |
NC |
GPIO20 |
GND |
GND |
I2S SDATA |
GPIO21 |
Digital IO¶
Robot HATには4セットの3ピンデジタルピンがあります。
Robot Hat V4 |
Raspberry Pi |
|---|---|
D0 |
GPIO17 |
D1 |
GPIO4 |
D2 |
GPIO27 |
D3 |
GPIO22 |
ADC¶
Robot HATは、4セットの3ピンADC（アナログ・デジタルコンバータ）ピンを特長としており、それぞれが2.54mm間隔で配置されています。これらのピンは3.3Vの電源で動作します。12ビットの精度を提供するADC機能は、オンボードのマイクロコントローラによって容易になっています。ADC値の読み取り方法の詳細は、 オンボードMCU セクションで提供されています。
また、ADCチャネルA4は抵抗を使用した電圧分割器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バッテリー残量を推定するために使用されます。
電圧分割比は20K/10Kなので：
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¶
Robot HATには、2.54mm間隔で配置された4セットの3ピンPWMピンがあり、電源は5Vです。PWMの使用方法は、 オンボードMCU で詳しく説明されています。
注釈
PWM13および14チャンネルはモータードライブ用に使用されます。
I2C¶
Robot HATには2つのI2Cインターフェイスがあります。一つはP2.54 4ピンインターフェイス、もう一つはQWIICおよびSTEMMA QTと互換性のあるSH1.0 4ピンインターフェイスです。これらのI2CインターフェイスはGPIO2 (SDA)およびGPIO3 (SCL)を介してRaspberry PiのI2Cインターフェイ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つの信号線には10Kのプルアップ抵抗があります。
SPI¶
Robot HATのSPIインターフェイスは7ピンのP2.54インターフェイスです。これはRaspberry PiのSPIインターフェイスに接続され、割り込みやリセットなどの目的に使用できる追加のI/Oピンを含んでいます。
Robot Hat V4 |
Raspberry Pi |
|---|---|
BSY |
GPIO6 |
CS |
CE0(GPIO8) |
SCK |
SCLK(GPIO11) |
MI |
MISO(GPIO9) |
MO |
MOSI(GPIO10) |
3V3 |
3.3V 電源 |
GND |
グラウンド |
UART¶
Robot HATのUARTインターフェイスは4ピンのP2.54インターフェイスです。これはRaspberry PiのGPIO14 (TXD)とGPIO15 (RXD)ピンに接続されます。
スピーカーとスピーカーポート¶
Robot HATにはオンボードのI2Sオーディオ出力が搭載されており、2030オーディオチャンバースピーカーと共にモノラルサウンド出力を提供します。
I2S |
Raspberry Pi |
|---|---|
LRCLK |
GPIO19 |
BCLK |
GPIO18 |
SDATA |
GPIO21 |
モーターポート¶
Robot HATのモータードライバーは2チャンネルをサポートしており、2つのデジタル信号を使用して方向を制御し、2つのPWM信号を使用して速度を制御することができます。
モーター |
IO |
|---|---|
モーター1方向 |
GPIO23 |
モーター1電源 |
PWM13 |
モーター2方向 |
GPIO24 |
モーター2電源 |
PWM12 |
バッテリーレベルインジケーター¶
Robot HATのバッテリーレベルインジケーターは、電圧分割器法を使用してバッテリー電圧を監視し、バッテリーレベルの推定のための参考として機能します。LEDと電圧の関係は以下の通りです：
LEDバッテリー |
合計電圧 |
|---|---|
2つのLED点灯 |
7.6V以上 |
1つのLED点灯 |
7.15V以上 |
両方のLED消灯 |
7.15V未満 |
バッテリーのうちの1つが4.1Vに達するかそれを超えると、他のバッテリーがその閾値以下の場合、その特定のバッテリーの充電電流が減少します。