Unterrichts- und Lernmaterial für Mikrocontroller
Unterrichts- und Lernmaterial fürMikrocontroller

Raspberry Pi und Grove Base HAT

Wer Grove-Sensoren in seiner Kramkiste hat, kann auch mit dem Raspberry Pi sehr schnell Aufbauten mit Sensoren zusammenstellen, ohne dass dazu ein externes Steckbrett notwendig wäre.

Für den Unterricht ist die Kombination aus Raspberry Pi und Grove Base HAT ideal; kombiniert sie doch einfaches Zusammenbauen von Schaltungen mit geringer Fehleranfälligkeit und Frustration. Der Blick auf das Wesentliche wird verstärkt.

 

Dieses Kapitel wendet sich an

  • SchülerInnen und Lehrkräfte, die den RasPi im MINT-Bereich einsetzen möchten, aber bisher nicht wussten, wie sie es machen sollen. Hier gibt es Vorschläge.
  • Hobbyisten und Studenten, die in diese Welt einsteigen möchten.
  • all diejenigen, die einmal in die Welt der Computer, Controller und Sensoren hineinschnuppern möchten und nicht viel Geld investieren können/wollen.

1 - Das Grove Base HAT

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 1 – Grove Base HAT für RasPi und seine Anschlüsse: 1x PWM (Puls-Weiten-Modulation), 1x UART-Schnittstelle, 6x Digital, 4x Analog, 3x I2C, 1x SWD

 

Bevor es an die Übungen geht, muss die vom Hersteller Seeed zur Verfügung gestellte Bibliothek für das Board und die Grove-Sensoren installiert werden.

2 - Installation der seeed grove.py Bibliothek

In LX-Terminalfenster wird die Installation gestartet mit:

Der ganze Vorgang benötigt einige Minuten und endet mit dem Hinweis (Stand: 10.2019):

Anschließend wird grove.py installiert mit

Damit ist das Grove-HAT einsatzbereit.

 

Zum Schluss überprüfen wir, welche Bibliotheksfunktionen für welche Sensoren implementiert worden sind. Dazu wird im LX-Terminal die folgende Zeile eingegeben:

  • grove_

und mit 2x TAB abgeschlossen. Die folgenden Python-Programme sind zur Zeit abrufbar:

Abb. 2 - Es liegen Python Programme für die angezeigten Grove Sensoren vor, die sich über das Terminal direkt starten lassen und hilfreiche Informationen über die Ports auf dem Grove Base HAT geben.

  • Seedstudio hat damit eine einfache Möglichkeit geschaffen auf die Schnelle zu überprüfen, ob ein Grove Sensor funktioniert und mit welchen Ports er verbunden werden darf.

3a - Der Grove Base HAT Port PWM

Der Grove PWM-Port ist verbunden mit

  • GPIO/BCM 12/ PWM0 und
  • GPIO/BCM 13/ PWM1.

Achtung: GPIO18 wird ebenfalls als PWM0 angegeben; GPIO12 und GPIO18 teilen sich den gleichen PWM-Kanal, genau so wie der Audio-Ausgang.

3b - Der Grove Base HAT Port UART

Dieser Kanal ist mit

  • GPIO/BCM 14/UART0 TX und
  • GPIO/BCM 15/UART0 RX

verbunden. UART wird allgemein auf dem RasPi zur Ansteuerung seiner GPIOs oder die Datenübertragung an die serielle Konsole benutzt. Über diese Schnittstelle lässt sich der RasPi auch mit einem Arduino verbinden.

3c - Der Grove Base HAT Port DIGITAL

Im allgemeinen sind die gelben Kabel die sogenannten SIG-Anschlüsse, über das Signale an die angeschlossenen Sensoren übertragen werden. Sie sind verbunden mit den

  • GPIO5, GPIO16, GPIO18, GPIO22, GPIO24 und GPIO26.

3d - Der Grove Base HAT Port ANALOG

Der RasPi verfügt über keinen ADC (Analog-Digital-Converter). Deshalb ist eine direkte Kommunikation mit einem analogen Sensor nicht möglich.

Mit Hilfe der auf dem Grove-HAT eingebauten MCU STM32 arbeitet er als externer 12-Bit ADC und damit lassen sich analoge Sensoren am RasPi direkt betreiben. Insgesamt stehen vier analoge Eingänge bereit:

  • GPIO0, GPIO2, GPIO4 und GPIO6.

Die am analogen Eingang anliegende Spannung wird im 12-Bit ADC in eine digitalen Wert konvertiert und an den RasPi über ein I2C-Interface übergeben.

3e - Der Grove Base HAT Port GPIO

Identische Pinbelegungen wie beim RasPi.

3f - Der Grove Base HAT Port SWD

Dieser Port ist verbunden mit

  • GPIO9, GPIO10 und GPIO11.

Diese drei Pins werden von keinem anderen Grove-Port benutzt und lassen sich deshalb direkt verwenden.

Damit haben wir alles zusammengetragen, was für die folgenden Übungen notwendig ist. Weiter geht´s mit dem Abschnitt „Leuchtdioden“.

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© Reinhard Rahner - Gettorf