• existuje více revizí raspberry s rozdílným rozložením vývodů
• vývody bývají označovány podle BCM nebo raspberry značení
• následující přehled obsahuje popisy pinů podle BCM pro různé revize

• já mám model B, revizi 2.0
• revizi lze identifikovat například podle /proc/cpuinfo

cat /proc/cpuinfo 
processor	: 0
model name	: ARMv6-compatible processor rev 7 (v6l)
BogoMIPS	: 2.00
Features	: half thumb fastmult vfp edsp java tls 
CPU implementer	: 0x41
CPU architecture: 7
CPU variant	: 0x0
CPU part	: 0xb76
CPU revision	: 7

Hardware	: BCM2708
Revision	: 000f                   <---------- revize 2.0
Serial		: 00000000a2fe0aff

• následující přehled obsahuje popis pro revizi 2.0 podle BCM
• některé vývody mají speciální použití (bílou barvou raspberry značení)

• pozor na napětí a proud
• na GPIO IN pin nesmí přijít napětí vyšší než 3.3V
• 3.3V VCC piny lze použít na napájení externího zařízení, proud by neměl ale překročit 50 mA (hodnota s plnou zátěží raspi, jinak může být prý vyšší, 50 mA je ale jistota)
• GPIO OUT pin může poskytovat maximálně proud 16 mA

• Wiring PI pro C/C++, shell

apt-get install git-core gcc sudo
mkdir gpiotest
cd gpiotest
git clone git://git.drogon.net/wiringPi
cd wiringPi
./build

• RPi.GPIO pro python
  • podle INSTALL souboru stačí na raspbian pouze

apt-get install python-rpi.gpio python3-rpi.gpio

• základy k LED
• proud, který je na GPIO raspberry pi povoleno používat je 2-16mA!! při překročení dojde ke spálení
• výpočet odporu
  • na pinu máme 3.3V
  • ledka nám odebere 0.7V
  • zůstává 2.6V, kterých se chceme zbavit
  • chceme, aby procházel proud například 5mA
  • podle ohmova zákona: 2.6 / 0.005 = 520 ohm
• já jsem použil odpor 330 ohm, to znamená proud 7.88mA, což je ok
• LED diodu mám připojenou k BCM 18

• tento triviální program má i praktické použití. Reálně jsem ho použil pro záchranu AVR mikroprocesoru jako externí generátor hodinového signálu :) Použil jsem Wiring C verzi s usleep(1) místo delay().

import RPi.GPIO as GPIO
import time
 
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)
while True:
        GPIO.output(18, GPIO.HIGH)
        time.sleep(.5)
        GPIO.output(18, GPIO.LOW)
        time.sleep(.5)

• u wiring se používá raspberry značení pinů
• pro zjištění raspberry značení lze využít tabulku aktuálního stavu
• LED diodu mám připojenou k BCM 18, což odpovídá wPI 1

root@piAP:/tmp# gpio readall
 +-----+-----+---------+------+---+-Model B2-+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     |
 |   2 |   8 |   SDA.1 |   IN | 1 |  3 || 4  |   |      | 5V      |     |     |
 |   3 |   9 |   SCL.1 |   IN | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     |
 |   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN | 1 |  7 || 8  | 1 | ALT0 | TxD     | 15  | 14  |
 |     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | ALT0 | RxD     | 16  | 15  |
 |  17 |   0 | GPIO. 0 |   IN | 0 | 11 || 12 | 0 | IN   | GPIO. 1 | 1   | 18  |
 |  27 |   2 | GPIO. 2 |   IN | 0 | 13 || 14 |   |      | 0v      |     |     |
 |  22 |   3 | GPIO. 3 |   IN | 0 | 15 || 16 | 0 | IN   | GPIO. 4 | 4   | 23  |
 |     |     |    3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO. 5 | 5   | 24  |
 |  10 |  12 |    MOSI |   IN | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     |
 |   9 |  13 |    MISO |   IN | 0 | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  |
 |  11 |  14 |    SCLK |   IN | 0 | 23 || 24 | 1 | IN   | CE0     | 10  | 8   |
 |     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | IN   | CE1     | 11  | 7   |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |  28 |  17 | GPIO.17 |   IN | 0 | 51 || 52 | 0 | IN   | GPIO.18 | 18  | 29  |
 |  30 |  19 | GPIO.19 |   IN | 0 | 53 || 54 | 0 | IN   | GPIO.20 | 20  | 31  |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |

• lze použít přímo příklad z archívu knihovny wiringPi/examples/blink.c
• pouze jsem přepsal číslo pinu

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
 
#define LED     1  // pin 1 is BCM_GPIO 18.
 
int main (void)
{
  printf ("Raspberry Pi blink\n") ;
 
  wiringPiSetup () ;
  pinMode (LED, OUTPUT) ;
 
  for (;;)
  {
    digitalWrite (LED, HIGH) ;  // On
    delay (500) ;               // mS
    digitalWrite (LED, LOW) ;   // Off
    delay (500) ;
  }
  return 0 ;
}

• zkompilovat lze pomoci make blink

• lze použít přímo příklad z archívu knihovny wiringPi/examples/blink.sh
• pouze jsem přepsal číslo pinu

PIN=1 # pin 1 is BCM_GPIO 18.
 
gpio mode $PIN out
 
while true; do
  gpio write $PIN 1
  sleep 0.5
  gpio write $PIN 0
  sleep 0.5
done

• senzor teploty a vlhkosti DHT22/AM2302 (návod)
• zakoupen na ebay (včetně desky plošných spojů s odporem a káblíkem)
• destička má tří vývody
  • + napájení, 3.3V, libovolný pin s tímto napájením
  • out data, libovolný GPIO
  • - GND, libovolná zem

• zkoušel jsem instalaci přes pip, ale to skončilo chybou

apt-get install pip
pip install adafruit_python_dht

Collecting adafruit_python_dht
  Downloading Adafruit_Python_DHT-1.1.2.tar.gz
    Complete output from command python setup.py egg_info:
    Could not detect if running on the Raspberry Pi or Beaglebone Black.  If this failure is unexpected, you can run again with --force-pi or --force-bbb parameter to force using the Raspberry Pi or Beaglebone Black respectively.

• instalace přes git se povedla, dokonce je tam i novější verze

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
cd Adafruit_Python_DHT/
python setup.py install

• pro otestování jsem použil ukázkový python skript

examples/AdafruitDHT.py 2302 4
Temp=21.8*  Humidity=73.1%

• první měření dopadlo o dost jinak než následující, možná nějaká inicializace

• inspirováno projektem mp3 přehrávač z knížky
• cílem je přehrávání internetových rádií, přepínání tlačítkem :D
• mpg321 místo mpg123 .. navíc podporuje streaming
• apt-get install alsa-mixer
• modprobe snd-bcm2835
• speaker-test -f 80 -t sine
• jak ochránit repro před rány při on/off?
  • soft start - ale to chrání jen před on/off zesilovače ne zdroje signálu :)

• stačí tři vodiče RX (zelená), TX (bílá), zem (černá)
• používá napěťové úrovně 3.3V (lze sehnat přímo sériový kabel USB-TTL)
• napájení z USB-TTL kabelu (červený drát) pro raspberry nestačí, neutáhne to
• sériová linka se používá pro zobrazení boot zpráv kernelu a login prompt.
• vlastní init proces (po kernelu a před login prompt) vidět nejde (a asi ani nijak zapnout?)
• pokd chceme používat UART na něco jiného, musíme jej uvolnit (a naopak)
• login prompt je zapsán:

/etc/initab
T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0115200 VT100

• kernel serial konzole je zapsána:

/boot/cmdline.txt 
dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p5 rootfstype=ext2 rootwait

• klientů pro sériovou linku je víc

• cutecom
  • s GUI klikací, jako terminál asi nic moc
• screen
  • skutečný terminál :)
  • spouští se např screen /dev/ttyUSB0 112500
• cu
  • další terminálového typu
  • příklad spuštění: cu -l /dev/ttyUSB0 -s 115200

• 4 vodiče
  • SCLK (master) / CLK (slave) .. Clock (hodinový signál)
  • MOSI (master) / Din (slave) .. Master Out Slave In
  • MISO (master) / Dout (slave) .. Master In Slave Out
  • CS/SHDN (master) / SS (slave) .. Slave Select
• princip komunikace
  • master řídí komunikaci, generuje hodinové impulzy, bez hodin se nic neděje
  • nastavením SS na LOW se vybere cílové zařízení (pokud je po zapnutí už na LOW, nastaví se nejdřív na HIGH)
  • první bit (MOSI) bývá HIGH (tzv. startovací bit)
  • komunikace je full duplex, s každým tikem pošle Master (na MOSI) a Slave (na MISO) bit současně
  • počet a pořadí zaslaných bitů si zařízení určují sami
  • přenos se ukončuje nastavením SS na HIGH
• příklad komunikace
  • MCP3008 - AD převodník 8x 10Bit s SPI rozhraním
  • po start bitu se zašle SGL/DIFF (single nebo diferenciální) příznak
  • následuje číslo požadovaného kanálu (8 kanálů, tj 3 bity: D2, D1, D0)
  • ukázka komunikace z datasheet MCP3008

• komunikaci lze provést i bez speciálního SPI rozhraní pomocí techniky bit-bang

Test-ADC_vyrez.py

def adc(chan, clock, mosi, miso, cs):
    if((chan < 0) or (chan > 7)):
        return -1
    GPIO.output(cs, True)           # preventivně
    GPIO.output(clock, False)
    GPIO.output(cs, False)          # aktivujeme slave
    cmd = chan
    cmd |= 0x18                     # nastavíme start bit + SGL bit
    cmd <<= 3
 
    for i in range(5):              # pošleme start, SGL, channel
        if(cmd & 0x80):
            GPIO.output(mosi, True)
        else:
            GPIO.output(mosi, False)
        cmd <<= 1
        GPIO.output(clock, True)
        GPIO.output(clock, False)
    result = 0
    for i in range(12):             # načteme mezeru (čas pro čtení hodnoty) + nulový bit + 10 bitů
        GPIO.output(clock, True)
        GPIO.output(clock, False)
        result <<= 1
        if(GPIO.input(miso)):
             result |= 0x1
    GPIO.output(cs, True)
    result >>= 
    return result 

• jak využít rozhraní nativně?
  • raspi má dva chip select porty (CE0, CE1) - tj. SS vývod
  • spi je default vypnuté, je třeba načíst kernel modul spi-bcm2708
  • jako sw lze použít: wiringpi, C knihovna BCM2835, spidev (v C nebo dokonce přímo v shell)
  • zdroje
    • Vše SPI na raspi, oficiální stránka
    • C++ třída pro komunikaci s MCP3008 SPI využívající spidev s moc pěkným úvodem k MCP3008 SPI
    • Ukázka využití demo příkladu spidev_test.c z linux kernelu (spidev)
    • Ukázka s využitím knihovny BCM2835 a bez (spidev)
    • Ukázka ve wiringPI

• lze použít ke komunikaci více zařízení (slave)
  • možnost 1
    • SCLK, MOSI a MISO se propojí se všemi Slave
    • SS je pro každého Slave zvlášť
  • možnost 2
    • SCLK, SS se propojí se všemi Slave,
    • MOSI se připojí do prvního Slave, jeho Dout se použije pro Din druhého Slave, .. , poslední Dout se použije jako MISO
  • více zde

• TODO
• http://www.instructables.com/id/Super-Simple-Raspberry-Pi-433MHz-Home-Automation/