PI4B-4GB Sensor Kit
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说明
产品概述
- ARPI600是一款兼容树莓派、Arduino和XBee的扩展板,可用于扩展常用的接口资源,传感器是物联网重要组成,树莓派4代B传感器配件包 含ARPI600 13种常用传感器等提供示例程序,助你快速上手。
树莓派使用
开启I2C接口
- 打开树莓派终端,输入以下指令进入配置界面
sudo raspi-config 选择 Interfacing Options -> I2C ->yes 启动 i2C 内核驱动
sudo reboot
树莓派使用教程
开启SPI接口
- 打开树莓派终端,输入以下指令进入配置界面
sudo raspi-config 选择Interfacing Options -> SPI -> Yes 开启SPI接口
sudo reboot
请确保SPI没有被其他的设备占用,你可以在/boot/config.txt中间检查
开启Uart接口
打开树莓派终端,输入以下指令进入配置界面
sudo raspi-config 选择Interfacing Options -> Serial,关闭shell访问,打开硬件串口
安装库
如果使用bookworm系统,只能使用lgpio库,bcm2835跟wiringPi无法安装与使用,python库可以不安装,直接运行程序即可
BCM2835
#打开树莓派终端,并运行以下指令 wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.71.tar.gz tar zxvf bcm2835-1.71.tar.gz cd bcm2835-1.71/ sudo ./configure && sudo make && sudo make check && sudo make install # 更多的可以参考官网:http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/
wiringPi
#打开树莓派终端,并运行以下指令 cd sudo apt-get install wiringpi #对于树莓派2019年5月之后的系统(早于之前的可不用执行),可能需要进行升级: wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb gpio -v # 运行gpio -v会出现2.52版本,如果没有出现说明安装出错 #Bullseye分支系统使用如下命令: git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi cd WiringPi ./build gpio -v # 运行gpio -v会出现2.70版本,如果没有出现说明安装出错
lgpio
wget https://github.com/joan2937/lg/archive/master.zip unzip master.zip cd lg-master sudo make install # 更多的可以参考官网:https://github.com/gpiozero/lg
- python
sudo apt-get updata sudo apt-get install ttf-wqy-zenhei sudo apt-get install python-pip sudo pip install RPi.GPIO sudo pip install spidev sudo apt-get install python-smbus sudo apt-get install python-serial sudo pip install rpi_ws281x
下载例程
sudo apt-get install p7zip wget http://www.waveshare.net/w/upload/3/37/ARPI600.7z 7zr x ARPI600.7z -r -o./ARPI600 sudo chmod 777 -R ARPI600 cd ARPI600/RaspberryPi/ARPI600_Code
连接树莓派串口控制外设
配置系统串口
若不使用Xbee及相关串口功能,不需要进行下面串口外设的设置<br\>
1) 进入终端,执行:
sudo nano /boot/cmdline.txt
把以下行:
wc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait
改为如下:
dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait
按下Ctrl+X,选择 Y 保存。
2) 执行:
sudo nano /etc/inittab
将以下内容
#Spawn a getty on Raspberry Pi serial line T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100
改为
#Spawn a getty on Raspberry Pi serial line #T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100
按下Ctrl+X,选择 Y 保存
3) 执行:
sudo reboot
执行完这个命令,重启树莓派之后,将无法从串口进入树莓派终端。此时用户如需进入终端,须采用SSH或是把树莓派外接显示器后进入LXterminal。(如果想要串口重新作为树莓派串口调试输出,则还原更改后重启即可,所以更改前最好备份)
树莓派串口打印数据
1) 用户需设置跳线开启串口调试功能::
- CP_RX连接P_TX
- CP_TX连接P_RX
2) 打开PuTTY串口调试软件,进行设置::
- Serial line: 选择对应的串口。
- Speed: 设置波特率为9600。(注意这里Speed处改为9600,和图 3不同)
- Connection type: 设置为Serial。
3) 把program/Xbee/send文件夹复制到树莓派系统,进入send文件夹,执行::
sudo make sudo ./serialTest
组建2个XBee的无线传输网络
准备工作
1) 两个XBee模块。
2) 两个ARPI600模块。
3) 两个树莓派。
- 为了便于阅读,将它们分为A、B两组。(XBee-A,ARPI600-A,XBee-B,ARPI600-B)
安装X-CTU工具
1) 电脑端打开software/X-CTU V5.2.8.6.exe进行安装,安装完打开如下图:
2) 设置XBee模块,出厂里默认的设置为:
- Baud: 9600
- Data Bite: 8
- Parity: NONE
- Stop: 1
测试电脑是否连上XBee
1) 把XBee-A接入ARPI600-A。把XBee-B接入ARPI600-B。
2) 设置跳线开启XBee的串口调试功能,如下图所示:
- XB_RX连接CP_RX
- CP_TX连接XB_TX
3) 接通树莓派电源。
4) 点击Test/Query按钮,测试是否能够正确地连接上XBee模块:
5) 如果一切正常,我们将看到如下的对话框,则说明连接成功:
对XBee-A模块进行配置
1) 点击Modem Configuration选项卡。点击Read按钮读出XBee模块中的当前参数:
2) 在Function Set下拉列表中选择ZIBGEE ROUTER/END DEVICE AT:
3) 在读出的Networking 中,进行设置:
- ID: 234
- DH: 0
- DL: 0
4) 点击Write把设置好的参数下载到XBee-A模块中。
对XBee-B模块进行配置
1) 对XBee-B模块重复3.1和3.3的操作。但是在Function Set下拉列表中选择为ZIBGEE COORDINATOR AT:
2) 在读出的Networking 中,进行设置:
- ID: 234
- DH: 0
- DL: ffff
3) 点击Write把设置好的参数下载到XBee-B模块中。
4) 为了实现的是一个简单的点对点网络,请按照以上方式配置好XBee-A和XBee-B,运行两个X-CTU,并在PC Settings选项卡中选择不同的通信接口,分别对A组和B组进行控制。
5) 在XBee-A的X-CTU的Terminal中,输入需要XBee模块传输的数据,这些数据会被自动发送到XBee-B模块,并在另一个X-CTU的Terminal中显示出来。其中蓝色的表示发送的数据,红色的标志接受的数据。
6) 如果运行状态如上图所示,则XBee模块能够正常的收发数据。
树莓派通过XBee无线传输数据
确保组建2个XBEE的无线传输网络正常之后,现在树莓派可以通XBee无线传输数据。
1) 设置ARPI600跳线:
把收发的2个树莓派串口都接到XBee串口,ARPI600扩展板按照下图红框跳线。
- XB_RX连接P_TX
- XB_TX连接P_RX
2) 测试树莓派串口:
执行:
cd /Xbee/getdata
sudo make
sudo ./serialTest
串口终端打印出如下
再运行发送端代码,复制program/Xbee/send 到发送端树莓派系统中,进入send文件夹,执行。
sudo make
sudo ./serialTest
这时接收端就会打印出接收到的数据:
RTC时钟
1) 连接RTC JMP处的跳线。
2) 打开树莓派系统桌面的LXTerminal,在LXTerminal中输入
i2cdetect -y 1
3) 在LXTerminal会打印出PCF8563接入树莓派的地址,我这里显示的51,如下图,说明树莓派已经识别到PCF8563了。
4) 在LXTerminal中执行:
modprobei2c-dev echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -r#(读接入的I2C硬件RTC的时间)
LXTerminal会打印出PCF8563的时间, 与系统时间不同。
5) 在LXTerminal中执行:
hwclock -w #(把树莓派系统的时间写入到PCF8563) hwclock -r #(树莓派系统的时间同步到PCF8563) hwclock -s #(设置系统的时间与硬件的RCT时钟同步)
AD转换(ARPI600板载TLC1543芯片)
配置A0管脚为AD管脚
1) 确保完成库的安装。
2) 设置跳线,选择参考电压:
- REF连接5V,则AD转换参考电压为5V。(默认跳线到5V)
- REF连接3V3,则AD转换参考电压为3.3V。
注意REF同一时刻,只能连接上面的一种。
3) 复制program/AD_TLC1543到树莓派系统中,进入AD_TLC1543文件夹内,在终端执行如下命令:
sudo make sudo ./tlc1543
4) 终端会打印出AD转换值。程序默认是打印TLC1543芯片的AD0脚的转换值,即ARPI600上的T_A0转换值。
5) 将T_A0连接到A0后,Arduino接口上的A0即可当做AD转换脚使用。如下图红框所示:
配置为其他AD管脚
1) 如果想要打印TLC1543其他的AD管脚转换值,需终端编辑tlc1543.c文件:
sudo nano tlc1543.c
找到这行代码:
re=ADCSelChannel(0);
更改代码中的0为其他数字,即可更改为其他管脚。(改为1则测试AD1即T_A1转换值,改为2即可测试AD2即T_A2转换值,以此类推,一直可以测试到AD10即T_A10转换值)
更改完后,按下Ctrl+X,选择 Y 保存。
2) 继续在终端执行:
sudo make sudo ./tlc1543
即可让更改生效。
接口说明
接口概述
1) 默认情况下,Arduino接口数字控制脚对应树莓派IO如下:
Arduino接口 | 树莓派IO |
D0 | P_RX |
D1 | P_TX |
D2 | P0 |
D3 | P1 |
D4 | P2 |
D5 | P3 |
D6 | P4 |
D7 | P5 |
D8 | P6 |
D9 | P7 |
D10 | CE0 |
D11 | MOSI |
D12 | MISO |
D13 | SCK |
2) 模块电路板上有配置APRI600的D11, D12, D13管脚的跳线。它们之间通过0Ω电阻短接。如下图所示:
出厂时跳线连接如下:
- SCK连接D13
- MISO连接D12
- MOSI连接D11
如果连接:
- D13连接P26
- D12连接IO_SD
- D11连接IO_SC
则相当于使D11, D12, D13管脚接到树莓派普通IO控制脚。
注意:用户可以根据需要更改这些跳线,但是此操作需要用到焊接器材。在没有我司工作人员指导下擅自更改,将视为放弃保修。
3) APRI600的A0-A5管脚可以配置为IO控制功能或者ADC功能。
a) 当A0-A5连接到 1处时,则A0-A5作为IO控制管脚,和树莓派管脚对应关系参见下表:
Arduino接口 | 树莓派IO |
A0 | CE1 |
A1 | P5 |
A2 | P6 |
A3 | P7 |
A4 | CE0 |
A5 | MOSI |
b) 当A0-A5连接到 3处时,则A0-A5作为AD转换脚。
4) 用户可以连接A4和P_SCL,A5和P_SDA(如图 22.),以作为树莓派的I2C控制脚,默认断开。
注意:用户可以根据更改这些跳线,但是此操作需要用到焊接器材。在没有我司工作人员指导下擅自更改,将视为放弃保修。
5) ARPI600提供传感器接口,如图引出4P的传感器接口:
其中:
- A处接TLC1543芯片的AD转换(A6-A10)管脚。
- D处接树莓派的P0-P4 IO控制脚。
方便用户接入多种传感器。
ARPI600连接传感器套件(需另外选购)
以下操作都需把ARPI600插上树莓派使用。如果只有ARPI600和传感器套件,却没有树莓派的话,那么是无法使用的。
- Color Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Color Sensor接口 | ARPI600 |
LED | 3.3V |
OUT | P0 |
S3 | P4 |
S2 | P3 |
S1 | P2 |
S0 | P1 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Color_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Color_Sensor sudo ./Color_Sensor
4) 程序会对芯片的白平衡进行调整,时间大概为2s,调整结束以后即可把三原色的频率经过终端输出,对照RGB颜色对照表,即可知道所测得颜色。
5) 按Ctrl+C结束程序。
- Flame Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Flame Sensor管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Flame_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Flame_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 传感器靠近火焰时,模块上的信号指示灯点亮。传感器远离火焰时,模块上的信号指示灯熄灭。
5) 随着传感器与火焰距离的改变,终端输出的数据也会发生改变。
6) 按Ctrl+C结束程序
注意:该传感器主要用于感知火焰,但其自身并不防火。因此使用时请与火焰保持一定距离,以免烧坏传感器。
- Metal Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。 2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Metal Sensor管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Metal_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Metal_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 传感器接触带电金属时,模块上的信号指示灯点亮。传感器远离金属时,模块上的信号指示灯熄灭。
5) 随着传感器与金属接触与分离,终端输出的数据会发生相应改变。
6) 按Ctrl+C结束程序。
- Hall Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Hall Sensor管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Hall Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Hall_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 传感器靠近磁铁时,模块上的信号指示灯点亮。传感器远离磁铁时,模块上的信号指示灯熄灭。
5) 随着传感器与金属接触与分离,终端输出的数据会发生相应改变。
6) 按Ctrl+C结束程序。
- Infrared Reflective Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Infrared Reflective Sensor管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Infrared_Reflective_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Infrared_Reflective_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 传感器靠近障碍物时,模块上的信号指示灯点亮。传感器远离障碍物时,模块上的信号指示灯熄灭。
5) 随着传感器与障碍物距离的变化,终端输出的数据也会发生改变。
6) 按Ctrl+C结束程序。
- Laser Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Laser Sensor管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Laser_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,在终端运行程序
cd Laser_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 把障碍物置于激光传感器上方,此时模块上的信号指示灯会被点亮,把障碍物远离激光传感器上方,此时模块上的信号指示灯熄灭。由此可知激光传感器是否探测到障碍物。
5) 按Ctrl+C结束程序。
- Moisture Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Moisture Sensor管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Moisture_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Moisture_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 把传感器插入土壤中,然后逐渐往土壤中加水,终端输出数据变化。
5) 按Ctrl+C结束程序。
- Rotation Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Moisture Sensor管脚 | ARPI600 |
SIA | P0 |
SIB | P1 |
SW | P2 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Rotation_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Rotation_Sensor sudo ./Rotation_Sensor
4) 分别顺时针旋转,逆时针旋转和按下编码器,端口分别输出数据:
Turn right! Turn left! Turn down!
5) 把模块的SIA,SIB,SW端口分别连接逻辑分析仪(需另外选购)的CH0,CH1,CH2。
顺时针旋转编码器,波行输出如下:
逆时针转编码器,波行输出如下:
按下编码器上的按键:
6) 按Ctrl+C结束程序。
- Sound Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
Sound Sensor管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Sound_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Sound_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 当模块的咪头靠近发声源时,模块上的信号指示灯点亮。当模块的咪头远离发声源时,模块上的信号指示灯熄灭。
5) 随着传感器与发声源距离的变化,终端输出数据有相应的变化。
6) 按Ctrl+C结束程序。
- Temperature-Humidity Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Temperature-Humidity_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Temperature-Humidity_Sensor sudo ./DHT11
4) 终端输出温度和湿度。例如:
Humidity=33 Temperature=28
5) 按Ctrl+C结束程序。
- MQ-5 Gas Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把MQ-5_Gas_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd MQ-5_Gas_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 让传感器先预热一分钟。
5) 把传感器放入含有敏感气体(该气体传感器对液化气,天然气和煤气敏感)的装置中,模块上的信号指示灯点亮。把传感器从敏感气体装置中取出,模块上的信号指示灯熄灭。由此可判断敏感气体的浓度是否超标。
6) 按Ctrl+C结束程序。
- Tilt Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
管脚 | ARPI600 |
DOUT | P0 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Tilt_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Tilt_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 晃动模块或使模块倾斜时,模块上的信号指示灯点亮。模块平行放置时,模块上的信号指示灯熄灭。由此可判断模块的状态是否发生晃动或倾斜。
5) 按Ctrl+C结束程序。
- UV Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管
脚:
管脚 | ARPI600 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把UV_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd UV_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 让传感器靠近阳光,终端输出的数据会发生改变。
5) 按Ctrl+C结束程序。
- Liquid Level Sensor
1) 把ARPI600插入到树莓派。
2) 按照下表连接传感器和ARPI600的管脚:
管脚 | ARPI600 |
AOUT | T_A6 |
GND | GND |
VCC | 3.3V |
3) 把Liquid_Level_Sensor文件夹复制到树莓派系统内,上电之后,终端执行:
cd Liquid_Level_Sensor sudo ./General_Sensor
4) 把传感器插入一定深度的水中,终端输出的数据会发生改变。
5) 按Ctrl+C结束程序。
资料
文档
视频
程序
软件
开发资料