Professioneller 40-Pin Raspberry Pi Wedge Setup Guide

Einführung

Der vorinstallierte 40-Pin Pi Wedge ist das neueste Mitglied unserer Pi Wedge Familie. Er ist ein hervorragender Weg, um die lästigen Pi-Pins auf ein Breadboard zu führen, damit sie einfach genutzt werden können.

Der Pi Wedge im Breadboard

Dieser Pi Wedge ist kompatibel mit Mitgliedern der Pi-Familie mit 40-Pin GPIO-Headern, einschließlich

• Raspberry Pi Model A+
• Raspberry Pi Model B+
• Raspberry Pi 2 Model B

Er adaptiert den 40-Pin GPIO-Connector aktueller Pis auf breadboard-freundlichen Formfaktor und ordnet Pins nach ähnlicher Funktion neu. Auch sind GPIO-Pins in aufsteigender Reihenfolge angeordnet.

Diese Version kommt voll montiert – kein Löten erforderlich!

Der Pi Wedge, gezeigt mit Pi B+.

In diesem Tutorial abgedeckt

• Hintergrund – Wie der Pi Wedge entstand
• Montage – FTDI, Flachbandkabel und Breadboard verbinden
• Pin-Mapping – Was der Silkscreen auf dem Wedge darstellt
• Logikpegel und Strom – Elektrische Infos zum Pi-Anschluss
• Zusätzliche Ressourcen

Hintergrund

Bei Entwicklung von Projekten wie Twitter Monitor und Great American Tweet Race rund um den Raspberry Pi stellten wir fest, dass wir „Growing Pains“ hatten, quando wir den Pi in Prototypen mit externer Hardware erweitern wollten.

Irgendwo in diesem Kabelsalat steckt ein Pi

Raspberry Pi Model B+ hat 40-Pin-Connector für Zugriff auf mehrere Kommunikationsinterfaces, plus GPIO und Power. Aber der Connector hat keine detaillierte Beschriftung, und die native Pin-Anordnung ist etwas verstreut. Pins für ähnliche Funktionen sind nicht immer gruppiert, Power und Ground Pins sind ohne offensichtliches Muster durchmischt.

Die Pins lassen sich auch nicht einfach auf ein lötfreies Breadboard übertragen. Unsere ersten Projekte nutzten ein Bündel F-M Jumper-Wires, die wir einfach in den Header steckten. Es gab viel „Ratsnest Jiggling“, wenn Dinge nicht funktionierten.

Bootstrapping

Zusätzlich zu physischen I/O-Connector-Problemen scheint der Start mit brandneuem Raspberry Pi B+ immer ein Henne-Ei-Problem zu involvieren. Wir wollen nur per SSH rein, um Kommandozeile zu nutzen. Aber für SSH brauchen wir die IP-Adresse… und die IP-Adresse erfährt man am einfachsten durch ifconfig auf der Kommandozeile.

Die Lösung

Meet the 40-Pin Pi Wedge

Der Pi Wedge B+ verbindet sich mit dem 40-Pin GPIO-Connector und bricht Pins in breadboard-freundlicher Anordnung und Abständen aus. Er fügt ein Paar Entkopplungskondensatoren an den Stromversorgungsleitungen hinzu und erleichtert den Initial-Bringup – Sie können ein FTDI Basic Modul in den Serial Port stecken.

Montage

Inhalt

Der vormontierte Pi Wedge kommt mit Wedge PCB und 40-Pin Flachbandkabel.

Verbindung

Das 40-Pin Flachbandkabel verbindet Wedge mit Pi. Kabel ist polarisiert. Am Pi Wedge PCB Ende greift der Zahn des Kabels in die Kerbe des shrouded Headers.

Flachbandkabel einstecken

Der Header am Pi B+ selbst hat nichts zur Ausrichtungssicherung. Sie müssen sicherstellen, dass er korrekt verbunden wird. Pin 1 am Pi ist durch eine Dog-Ear-Ecke am silkscreened Rechteck markiert. Der Flachbandkabel-Connector hat eine (kaum sichtbare) kleine Dreieck-Markierung für Pin 1. Der erste Pin ist auch auf dem Draht codiert, z. B. rote Markierungen im Foto unten (kann auch andere Farbe sein, z. B. schwarz oder dunkelblau).

Richtige Pin-1-Orientierung

Der FTDI-Connector muss auch korrekt ausgerichtet werden. „grn“ und „blk“ Markierungen auf beiden Boards abgleichen.

Richtige 3,3V FTDI-Basic Orientierung

Im nächsten Abschnitt erkunden wir, wie Signale vom Pi auf den Wedge gemappt werden.

Pin Mapping

Änderungen mit dem B+

Als Raspberry Pi Foundation den B+ vorstellte, erweiterten sie den GPIO-Header von 26 auf 40 Pins. Diese Änderungen wurden von A+ und Pi 2 Model B fortgeführt. Der Connector fügt neun weitere GPIO-Pins plus ID_SC und ID_SD Pins zur Identifikation externer Peripherie hinzu (mehr in unserem SPI und I2C Tutorial).

Signal-Lage

Der Pi Wedge reorganisiert I/O-Pins des Pi, legt ähnliche Funktionen auf benachbarte Pins. SPI, I2C und UART Signale sind alle nah beieinander gruppiert.

Funktionale Gruppierungen

Pins sind beschriftet, Labels kurz für Platz auf PCB. UART, SPI und I2C Pins sind mit ihren Kommunikationsbus-Funktionen markiert, aber auch als GPIO-Pins verfügbar, wenn in diesem Modus konfiguriert.

Folgende Tabelle zeigt Zuordnung der Signale auf Pi Wedge, inkl. Peripheral und alternativer GPIO-Zuordnungen.

Wedge Silk	Python (BCM)	WiringPi GPIO	Name	Name	WiringPi GPIO	Python (BCM)	Wedge Silk
G17	17	0	GPIO17 (GPIO_GEN0)	GPIO18 (GPIO_GEN1)	1	18	G18
G16	16	27	GPIO16	GPIO19	24	19	G19
G13	13	23	GPIO13	GPIO20	28	20	G20
G12	12	26	GPIO12	GPIO21	29	21	G21
G6	6	22	GPIO06	GPIO22 (GPIO_GEN3)	3	22	G22
G5	5	21	GPIO05	GPIO23 (GPIO_GEN4)	4	23	G23
G4	4	7	GPIO04 (GPIO_GCLK)	GPIO24 (GPIO_GEN5)	5	24	G24
CE1	11	GPIO7 (SPI_CE1_N)	GPIO25 (GPIO_GEN6)	6	25	G25
CE0	10	GPIO8 (SPI_CE0_N)	GPIO26	25	26	G26
MOSI	12	GPIO10 (SPI_MOSI)	GPIO27 (GPIO_GEN2)	2	27	G27
MISO	13	GPIO09 (SPI_MISO)	GPIO03 (SCL1, I2C)	9	SCL
SCK	(no worky 14)	GPIO11 (SPI_CLK)	GPIO02 (SDA1, I2C)	8	SDA
RXI	16	GPIO15 (UART_RXD0)	GPIO0, ID_SC (I2C ID SC EEPROM)	31	IDSC
TXO	15	GPIO14 (UART_TXD0)	GPIO1, ID_SD (I2C ID SD EEPROM)	30	IDSD
5V	5V
3,3V	3,3V
GROUND	GROUND

Pi Wedge B+ Pin-Function Mapping

Achtung! Pinout bezieht sich auf Pi Wedge. Für Pinout bezüglich Pi's Header, Tabelle im Raspberry GPIO Tutorial prüfen.

Logikpegel und Strom

Logikpegel

Pi nutzt 3,3 V Logikpegel, die nicht 5 V tolerant sind. Viele Peripheriegeräte laufen an 3,3 V, aber für 5 V Geräte Level Shifter nutzen, z. B. TXB0104 Breakout.

Kommunikation

Signale am 6-Pin FTDI Header sind auch auf 3,3 V Logik begrenzt. 3,3 V FTDI Modul nutzen, kein 5 V Modul.

Strom

Pi's Stromversorgung zu verstehen ist kritisch für erfolgreichen Einsatz, besonders bei Integration in größere Systeme.

Raspberry Pi B+ ist effizienter als Vorgänger, da es die frühere Kette linearer Spannungsregler durch Schaltregler ersetzt.

Neueste veröffentlichte Schematics sind für Raspberry Pi B+, wir nehmen an, Pi2 Model B und A+ sind ähnlich. Diese Schematics zeigen: 5 V kommt via Connector J1 – Micro USB Connector, aber nur Power und Ground Pins verbunden. 5 V von diesem Connector geht durch Sicherung und Transistorschaltung zum Schutz vor Polarity Mishaps, dann weiter über Board ohne weitere Regulierung. 5 V Verbindungen am Pi Wedge kommen direkt von dieser Linie.

Am B+ geht 5 V zu Dual-Switching-Regler, der auf 3,3 V und 1,8 V weiter reduziert. Geregelte 3,3 V liegt am I/O Connector an.

Es gibt mehrere Stromstrategien für Pi-Deployment, abhängig von Gesamtbedarf und Verfügbarkeit.

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