Anleitung zum Anschluss des vormontierten 40-Pin-Pi-Keils

Einführung

Der vormontierte 40-Pin-Pi-Wedge ist das neueste Mitglied unserer Pi-Wedge-Familie. Es ist eine ausgezeichnete Möglichkeit, diese lästigen Pi-Pins auf einem Steckbrett herauszubrechen, damit sie leicht verwendet werden können.

Der Pi-Keil in einem Steckbrett

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

• Das Raspberry Pi-Modell A+
• Das Raspberry Pi-Modell B+
• Das Raspberry Pi 2 Modell B

Es passt den 40-Pin-GPIO-Anschluss neuerer Pis an einen Breadboard-freundlichen Formfaktor an und ordnet die Pins durch eine ähnliche Funktion neu an. Außerdem sind die GPIO-Pins in aufsteigender Reihenfolge angeordnet.

Auch diese Version wird komplett montiert geliefert – es ist kein Löten erforderlich!

Der Pi-Keil, dargestellt mit einem Pi B+.

In diesem Tutorial behandelt

• Hintergrund – Wie der Pi Wedge entstand
• Montage – So schließen Sie FTDI, Flachbandkabel und Steckbrett an
• Pin-Zuordnung – Was der Siebdruck auf dem Keil darstellt
• Logikpegel und Leistung – Elektrische Informationen zum Anschluss an den Pi
• Einige zusätzliche Ressourcen

Hintergrund

Bei der Entwicklung von Projekten wie dem Twitter Monitor und Great American Tweet Race rund um den Raspberry Pi haben wir festgestellt, dass wir beim Versuch, den Pi zu einem Prototyp mit externer Hardware zu erweitern, einige Probleme mit der Entwicklung hatten.

Irgendwo in diesem Rattennest ist ein Pi

Das Raspberry Pi Model B+ verfügt über einen 40-Pin-Anschluss, der Zugriff auf mehrere Kommunikationsschnittstellen sowie GPIO und Strom bietet. Aber der Stecker hat keine detaillierte Beschriftung und die native Pin-Anordnung ist etwas zerstreut. Pins, die für ähnliche Funktionen verwendet werden, sind nicht immer gruppiert, und Strom- und Massepins sind ohne offensichtliches Muster durchsetzt.

Die Pins lassen sich auch nicht so leicht in ein lötfreies Steckbrett übersetzen. Unsere ersten Projekte verwendeten eine Reihe von F-M-Jumperdrähten, die wir einfach in den Header gesteckt haben. Als die Dinge nicht mehr funktionierten, war eine Menge „Rattennest-Wabbeln“ dabei.

Bootstrapping

Neben den physikalischen Problemen bei der Verwendung des I/O-Anschlusses scheint der Einstieg in einen brandneuen Raspberry Pi B+ immer eine Henne-Ei-Situation zu sein. Wir möchten nur per SSH hineingehen, damit wir die Befehlszeile verwenden können. Aber um eine SSH-Verbindung herstellen zu können, müssen wir die IP-Adresse kennen … und natürlich kann die IP-Adresse am einfachsten gelernt werden, indem Sie ifconfig auf der Befehlszeile ausführen.

Die Lösung

Treffen Sie den 40-Pin-Pi-Keil

Der Pi Wedge B+ wird an den 40-Pin-GPIO-Anschluss angeschlossen und bricht die Pins in einer Breadboard-freundlichen Anordnung und Beabstandung aus. Es fügt den Stromversorgungsleitungen ein Paar Entkopplungskondensatoren hinzu und erleichtert den anfänglichen Startvorgang – Sie können ein FTDI-Basismodul an den seriellen Anschluss anschließen.

Montage

Inhalt

Der vormontierte Pi-Wedge wird mit der Wedge-Platine und einem 40-poligen Flachbandkabel geliefert.

Verbindung

Das 40-polige Flachbandkabel wird verwendet, um den Wedge mit dem Pi zu verbinden. Dieses Kabel ist polarisiert. Am Ende der Pi Wedge-Leiterplatte wird der Zahn am Kabel mit der Kerbe in der ummantelten Kopfleiste verbunden.

Flachbandkabel einführen

Der Header auf dem Pi B+ selbst hat nichts, um die Ausrichtung zu garantieren. Sie müssen darauf achten, dass es richtig angeschlossen wird. Pin 1 auf dem Pi ist mit einer Ecke mit Eselsohren auf dem Siebdruck-Rechteck markiert. Der Flachbandkabelstecker ist mit einem (kaum sichtbaren) kleinen Dreieck geprägt, das Pin 1 markiert. Der erste Pin ist auch auf dem Draht codiert, wie die roten Markierungen auf dem Foto unten (obwohl er auch eine andere Farbe haben kann, z. B. schwarz oder dunkelblau).

Richtige Pin-1-Ausrichtung

Auch der FTDI-Anschluss muss korrekt ausgerichtet sein. Achten Sie darauf, dass die Markierungen „grn“ und „blk“ auf beiden Boards übereinstimmen.

Richtige 3.3V FTDI-Grundausrichtung

Im nächsten Abschnitt werden wir untersuchen, wie die Signale vom Pi auf den Wedge abgebildet werden.

Pin-Zuordnung

Änderungen mit B+

Als die Raspberry Pi Foundation den B+ einführte, erweiterten sie den GPIO-Header von 26 auf 40 Pins. Diese Änderungen wurden von A+ und Pi 2 Model B übernommen. Der Anschluss fügt neun weitere GPIO-Pins sowie die ID_SC- und ID_SD-Pins hinzu, um externe Peripheriegeräte zu identifizieren. Weitere Informationen dazu finden Sie in unserer SPI- und I2C-Anleitung.

Signalstandort

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

Funktionale Gruppierungen

Die Pins sind beschriftet, obwohl die Beschriftungen kurz sind, um den verfügbaren Platz auf der Leiterplatte zu passen. Die UART-, SPI- und I2C-Pins sind mit ihren Kommunikationsbusfunktionen gekennzeichnet, aber sie sind auch als GPIO-Pins verfügbar, wenn sie in diesem Modus konfiguriert sind.

Die folgende Tabelle zeigt die Zuweisung der Signale auf dem Pi Wedge, einschließlich der Peripherie- und alternativen GPIO-Zuweisungen, sofern zutreffend.

Keilseide	Python (BCM)	WiringPi GPIO	Name	Name	WiringPi GPIO	Python (BCM)	Keilseide
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	(kein 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_TXDO)	GPIO1, ID_SD (I2C ID SD EEPROM)	30	IDSD
5V	5V
3,3V	3,3V
GROUND	GROUND

Pi Wedge B+ Pin-Funktionszuordnung

Kopf hoch! Die Pinbelegung bezieht sich auf den Pi Wedge. Wenn Sie nach der Pinbelegung in Bezug auf den Header des Pi suchen, sehen Sie sich die Tabelle im Raspberry gPIo-Tutorial an.

Logische Ebenen und Leistung

Logikebenen

Der Pi verwendet 3,3-V-Logikpegel, die nicht 5V-tolerant sind. Viele Peripheriegeräte können mit 3,3 V betrieben werden. Wenn Sie jedoch eine Schnittstelle mit 5 V-Geräten benötigen, verwenden Sie einen Pegelumsetzer wie den Breakout TXB0104.

Kommunikation

Die Signale am 6-Pin-FTDI-Header sind ebenfalls auf 3,3 V Logikpegel begrenzt. Verwenden Sie es unbedingt mit einem 3,3-V-FTDI-Modul und nicht mit einem 5-V-Modul.

Leistung

Das Verständnis der Stromversorgung des Pi ist entscheidend für den erfolgreichen Einsatz, insbesondere beim Einbau in ein größeres System.

Der Raspberry Pi B+ ist effizienter als seine Vorgänger, da er die bisherige Kette von linearen Leistungsreglern durch Schaltregler ersetzt.

Die zuletzt veröffentlichten Schaltpläne gelten für den Raspberry Pi B+, und wir gehen davon aus, dass die Pi2-Modelle B und A+ ähnlich sind. Wenn wir uns diese Schaltpläne ansehen, sehen wir, dass 5 V über den Anschluss J1 in die Platine einfließen – es handelt sich um einen Micro-USB-Anschluss, aber nur die Strom- und Massepins sind verbunden. Die 5 V, die von diesem Anschluss kommen, werden durch eine Sicherung und eine Transistorschaltung geleitet, die vor Fehlern bei der Strompolarität schützt, und dann ohne weitere Regulierung auf der Platine weitergeführt. Die 5V-Anschlüsse am Pi Wedge kommen direkt von dieser Leitung.

Beim B+ gehen die 5 V an einen dualen Schaltregler, der sie weiter auf 3,3 V und 1,8 V reduziert. Die geregelten 3,3 V liegen am I/O-Anschluss an.

Es gibt verschiedene Energiestrategien, die in einer Pi-Bereitstellung angewendet werden können, abhängig von den allgemeinen Anforderungen und der Verfügbarkeit.

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