基于具有Arduino Leonardo的樹(shù)莓派擴(kuò)展板的介紹

一. 前言

Raspberry PI樹(shù)莓派是一個(gè)具備高級(jí)功能的嵌入式Linux主板，可以實(shí)現(xiàn)完整的計(jì)算機(jī)功能，近些年來(lái)因?yàn)闃?shù)莓派的便宜，方便使用等諸多因素導(dǎo)致樹(shù)莓派非?；馃幔艿奖姸嚅_(kāi)發(fā)者的熱愛(ài)。另外，Arduino是一款便捷，靈活方便使用的嵌入式開(kāi)發(fā)工具，可以做實(shí)時(shí)信號(hào)采集和控制，同樣因?yàn)榉奖闶褂煤烷_(kāi)發(fā)近些年來(lái)得到了非常好的發(fā)展和普及。

二. 定位

樹(shù)莓派是完整的計(jì)算機(jī)具有很強(qiáng)的處理能力，雖然也有IO口可以擴(kuò)展外部的應(yīng)用，但是還有有些不足，不能很方便的擴(kuò)展周邊的硬件，而Arduino雖然沒(méi)有強(qiáng)大的處理能力，但是有非常強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，從這里看來(lái)樹(shù)莓派的功能和Arduino的功能具有互補(bǔ)性，于是乎DFROBOT就推出了這樣一款具有Arduino Leonardo的樹(shù)莓派擴(kuò)展板，接下來(lái)我們就介紹一下這款樹(shù)莓派擴(kuò)展板

三. 開(kāi)箱

Arduino樹(shù)莓派擴(kuò)展板由防靜電袋包裹，并配備了一根MicroUSB數(shù)據(jù)線，一塊CR1220紐扣電池以及三個(gè)塑料螺絲和螺柱，如下圖：

打開(kāi)防靜電袋后，就可以看到這塊Arduino樹(shù)莓派擴(kuò)展板，如下圖：

板子背面，如下圖：

樹(shù)莓派擴(kuò)展板整板采用黑色阻焊層，排針和排座為彩色，器件排列也很整齊，整體的視覺(jué)效果很好

四. 產(chǎn)品功能

這款開(kāi)發(fā)板是將Arduino的Leonardo與Raspberry PI的接口結(jié)合，另外還增加了些其他的功能構(gòu)成了該擴(kuò)展板。

擴(kuò)展板功能如下：

(1) 微控制器：Atmega32u4

(2) 引導(dǎo)裝載程序：Arduino Leonardo

(3) 工作電壓：5V

(4) 數(shù)字I/O口：20

(5) 模擬I/O口：6

(6) Xbee擴(kuò)展接口：1

(7) Raspberry Pi 引出 GPIO ：16

(8) Raspberry Pi 引出 I2C總線：1

(9) Raspberry Pi 引出 ID_I2C總線：1

(10) Raspberry Pi 引出 SPI總線：1

(11) Raspberry Pi 引出 TTL UART串口：1

(12) 集成RTC時(shí)鐘，Raspberry Pi可以直接讀取

(13) 串口切換功能

擴(kuò)展板功能接口示意，如下圖：

五. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

擴(kuò)展板采用圓角矩形設(shè)計(jì)，擴(kuò)展板與Raspberry Pi相比長(zhǎng)度相同，寬度略寬一些，

板子設(shè)計(jì)有3個(gè)定位控制與Raspberry Pi的定位孔位置相同，如下圖：

樹(shù)莓派擴(kuò)展板板子上采用了不同顏色的排針和排座用于區(qū)分排針和排座的不同的功能。

模擬I/O的排座為藍(lán)色

電源的排針和排座為紅色

數(shù)字I/O排針和排座為綠色

阻焊層為黑色，整板的器件布局很整齊，

在復(fù)位按鍵的下方，板子的背面有一顆橡膠墊，墊在RJ45接口上，這樣設(shè)計(jì)一方面是為了支撐板子，另一方面是防止RJ45接口的外殼將插針短接，如下圖：

板子X(jué)bee接口旁邊有一條挖空的細(xì)槽，猜測(cè)是在使用樹(shù)莓派的Camera時(shí)，用于穿過(guò)FPC，這樣不會(huì)影Raspberry PI的的外設(shè)使用，如下圖：

Raspberry PI的所有IO通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片后引出，用戶可根據(jù)外設(shè)的電平需求上拉到5V或者3.3V,并具備端口保護(hù)的功能。

開(kāi)發(fā)板上設(shè)計(jì)了撥碼開(kāi)關(guān)可以選擇Arduino Shield 插槽上插入的串口Shield是通過(guò)樹(shù)莓派串口還是通過(guò)Arduino Leonardo 來(lái)建立通信連接。當(dāng)撥到A端時(shí)連接到樹(shù)莓派的串口，當(dāng)撥到B端時(shí)連接到Arduino自己的串口。

板子的各個(gè)細(xì)節(jié)處理的很到位，無(wú)論是硬件方案還是，板子做工都是非常優(yōu)秀的，總的來(lái)講板子的設(shè)計(jì)很用心。

六. 產(chǎn)品使用方案

接下來(lái)我們就開(kāi)始使用這款開(kāi)發(fā)板，將Arduino樹(shù)莓派擴(kuò)展板連接到樹(shù)莓派上，使用附帶的USB線將擴(kuò)展板與樹(shù)莓派連接

為樹(shù)莓派供電，連接顯示器，鼠標(biāo)鍵盤(pán)，如下圖：

接下來(lái)我們將在樹(shù)莓派上安裝Arduino IDE

獲取ROOT權(quán)限并安裝更新后安裝Arduino，如下圖：

安裝完成，如下圖:

因?yàn)槲覀円僮鞔?，接下?lái)將PI用戶添加到tty和dialout，如下圖：

接下來(lái)我們要打開(kāi)Arduino IDE，如下圖：

打開(kāi)Arduino IDE之后在Board下選擇Arduino Leonardo，如下圖：

在Serial Port已經(jīng)設(shè)置為ACM0，如下圖：

接下來(lái)打開(kāi)程序，點(diǎn)亮13引腳的LED，如下圖：

將程序下載到擴(kuò)展板，板上的綠色LED亮起，如下圖：

我們也可是使用Firmata協(xié)議是Raspberry PI和Arduino進(jìn)行通信，以及更多的操作，由于篇幅的原因小編這里就不做演示了，Raspberry PI和Arduino結(jié)合后的可玩性還是非常高的，感興趣的同學(xué)可以試試。

從以上的操作來(lái)看，在Raspberry PI上做Arduino的開(kāi)發(fā)還是比較容易的，與在Windows上開(kāi)發(fā)沒(méi)有太多區(qū)別，并且這款擴(kuò)展板做了很多優(yōu)化設(shè)計(jì)將Raspberry PI和Arduino完美的結(jié)合了起來(lái)，是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新項(xiàng)目的好工具。

七. 其他資料

官方提供了原理圖，元件位置圖，板子接口詳細(xì)說(shuō)明等資料，另外官方還提供了Raspberry PI和Arduino的使用教程，教程較為詳細(xì)，適合初學(xué)者學(xué)習(xí)使用，是學(xué)習(xí)Arduino和Raspberry PI的好方法。

八. 總結(jié)及展望

Raspberry PI和Arduino作為開(kāi)源硬件最為火熱的兩個(gè)代表，各自具有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，似乎將二者覺(jué)結(jié)合起來(lái)就能彌補(bǔ)各自的不足，并且二者的關(guān)聯(lián)使用也相對(duì)容易，DFROBOT的這款擴(kuò)展板解決了硬件的連接，并且提供了軟件上的使用方法，使得無(wú)論是Raspberry PI愛(ài)好者還是Arduino愛(ài)好者都有一個(gè)相對(duì)容易的使用方法?？偟膩?lái)說(shuō)這是一個(gè)非常適合做相對(duì)復(fù)雜的項(xiàng)目的的擴(kuò)展板，用Raspberry PI做大量的數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)連接等工作，用Arduino做實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和控制，這也是強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，這樣的解決方案適合大部分創(chuàng)客的，同時(shí)能解決創(chuàng)客們的大部分想法，DFROBOT的產(chǎn)品的無(wú)論是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，易用性和質(zhì)量都是有保證的，希望創(chuàng)客們能做出更好玩更有意思的作品。