部品実験

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RaspberryPi Hardware　2024/11/01

本文目次		本文以外目次
１．RaspberryPiのハード(I/O)調査経緯 ２．RaspberryPiの概略 ３．RaspberryPi 2 Model B 配置 ４．電源入り～OS立上り時のI/Oの動き		■RaspberryPi 　(1)RaspberryPi OS Install &　I/Otest 　(2)RaspberryPi Programming 　(3)RaspberryPi Shell Commands sed 　(4)RaspberryPi Shell Commands i2ctools ■Python　(プログラム言語) 　(1)Python_Start 　(2)Python_Library 　(3)Python_Device Control 　(4)Python Module SMBus ■その他 　(1)正規表現 　(2)ASCIIコード

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１．RaspberryPiのハード(I/O)調査経緯 　目的は遠隔監視装置を作成すること。 (1)今までの遠隔監視装置 遠隔監視装置で各センサーとのインターフェースはESP-12Fと思っていた製品で取得しESP-12F本体のWiFi装置によりLAN経由でRaspberryPiに実装したデータベースMySQL　Serverへ送る。 そのデータを元にRaspberryPiに実装したPHPとWebサーバーによりWebブラウザで状態を表示させことによりローカルでの遠隔監視ができる。 また、上記情報はRaspberryPiからレンタルサーバーのデータベースMySQL　Serverへ送ることにより監視者がインターネットに接続出来ればどこからでも監視が出来る物を作成してきた。 (2)今ままでの遠隔監視システム構成では遠隔監視が出来ない事が判る 装置を作成している途中でESP-12Fと思っていた製品でハード上の不具合が有り調査していく中で使用している物がESP-12Fで無いことが判った。ESP-12Fで無い→本体のWiFi装置を日本で使用出来ない事が判明。 これでは遠隔監視装置の中で外部インターフェースを担当していたESP8266MOD_1(電力量計の情報),ESP8266MOD_2(各電圧・電流・装置温度・他、制御としては負荷電源の切替など)が使用出来ない。 (3)どうしようか？ どうせならデータベースやPHPとWebサーバーを実装しているRaspberryPiでESP8266MOD1,2の処理を出来ないか？ 処理が増加することにより、処理出来ないこともあることから、それも含め、確認することにした。 以上から以下の様にRaspberryPi のハードを調査して行く。 [目次に戻る]

２．RaspberryPi の概要 　(1)概要 　　　特に注意する点はI/O関係の電源電圧は　3.3(V)　です。 2016年9月に累計で1000万台を突破したRaspberry Piに便乗して2014年以降、クラウドファンディングで資金を調達した各社から名称に「Pi」を冠したPCボードが雨後の筍のように登場したものの、大半は本家の価格性能比に及ばず淘汰されたが、Orange Piは市場で足場を固めつつある。https://ja.wikipedia.org/wiki/Orange_Pi 右の写真は RaspberryPi２ 消費電力は4.97(V)×0.31(A)=1.54(W) ※OSシャットダウン時　0.08(A) (2)RaspberryPi で必要なもの 　ａ．Raspberry Pi を使い始めるには、次のものが必要です。 　　・電源 　　・ブートメディア (例:十分なストレージと速度を備えた microSD カード) Raspberry Pi を、デスクトップを備えた対話型コンピューターとして、またはネットワーク経由でのみアクセス可能なヘッドレスコンピューターとしてセットアップできます。 Raspberry Pi をヘッドレスに設定するには、追加の周辺機器は必要ありません。オペレーティング システムをインストールするときに、ホスト名、ユーザー アカウント、ネットワーク接続、および SSH を事前に構成できます。 Raspberry Pi を直接使用したい場合は、次の追加アクセサリが必要です。 　　・ディスプレイ Raspberry Piをディスプレイに接続するためのケーブル 　　・キーボード 　　・マウス 　ｂ．電源 モデル 推奨電源 備考 ラズベリーパイ５ 5V/5A 27W USB-C ラズベリーパイ４B 5V/3A 15W USB-C ラズベリーパイ３ 5V/2.5A 12.5W マイクロUSB ラズベリーパイ２ 5V/2.5A 12.5W マイクロUSB ラズベリーパイ１ 5V/2.5A 12.5W マイクロUSB ラズベリーパイZero 5V/2.5A 12.5W マイクロUSB 　ｃ，ブートメディア Raspberry Pi モデルにはオンボード ストレージがないため、それを供給する必要があります。 Raspberry Pi は、サポートされているメディアにインストールされているオペレーティング システム イメージから起動できます。通常は microSD カードが使用されますが、USB ストレージ、ネットワーク ストレージ、PCIe HAT 経由で接続されたストレージも使用できます。ただし、これらのメディア タイプをすべてサポートしているのは、最近の Raspberry Pi モデルだけです。 Raspberry Pi 1 Model A+ 以降のすべての Raspberry Pi コンシューマ モデルには、microSD スロットが搭載されています。スロットにカードが挿入されている場合、Raspberry Pi は microSD スロットから自動的に起動します。 推奨SDカード Raspberry Pi OS のインストールには、少なくとも 32GB のストレージを備えた SD カードを使用することをお勧めします。 Raspberry Pi OS Lite の場合は、少なくとも 16GB を推奨します。容量が 2TB 未満の SD カードを使用できます。MBRの制限により、2TB を超える容量は現在サポートされていません。他のブート メディアと同様に、SD カードでは読み取りおよび書き込み速度が向上し、パフォーマンスが向上します。 ハードウェアの制限により、次のデバイスは 256GB 以下のブート パーティションからのみ起動します。 ラズベリーパイゼロ、ラズベリーパイ1、BCM2836 SoC を搭載した初期の Raspberry Pi 2 モデル 他のオペレーティング システムには異なる要件があります。容量要件については、オペレーティング システムのドキュメントを確認してください。 　ｄ．ディスプレイ モデル 表示出力 ラズベリーパイ５ 2×マイクロHDMI ラズベリーパイ４ 2×マイクロHDMI、3.5mm TRRSジャック経由のオーディオおよびコンポジット出力 ラズベリーパイ３ 3.5mm TRRSジャック経由のHDMI、オーディオ、コンポジット出力 ラズベリーパイ２ 3.5mm TRRSジャック経由のHDMI、オーディオ、コンポジット出力 ラズベリーパイ１ 3.5mm TRRSジャック経由のHDMI、オーディオ、コンポジット出力 ラズベリーパイZero ミニHDMI USB-C (DisplayPort alt モード) 経由のビデオをサポートする Raspberry Pi モデルはありません。 Raspberry Pi に複数の HDMI ポートがある場合は、プライマリ モニタを のマークが付いたポートに接続しますHDMI0。 ほとんどのディスプレイにはマイクロまたはミニ HDMI ポートがありません。ただし、micro-HDMI-to-HDMI ケーブルまたはmini-HDMI-to-HDMI ケーブルを使用して、Raspberry Pi のこれらのポートを HDMI ディスプレイに接続できます。 HDMI をサポートしていないディスプレイの場合は、HDMI からのディスプレイ出力をディスプレイでサポートされているポートに変換するアダプターを検討してください。 　ｅ．キーボード Raspberry Pi の任意の USB ポートを使用して、有線キーボードまたは USB Bluetooth レシーバーを接続できます。 　ｆ．マウス Raspberry Pi の任意の USB ポートを使用して、有線マウスまたは USB Bluetooth レシーバーを接続できます。 　ｇ．オーディオ HDMI、マイクロ HDMI、またはミニ HDMI を備えたすべての Raspberry Pi モデルは、HDMI 経由のオーディオ出力をサポートしています。すべての Raspberry Pi モデルは USB 経由のオーディオをサポートしています。 Bluetooth を搭載したすべての Raspberry Pi モデルは Bluetooth オーディオをサポートしています。 Raspberry Pi 1、2、3、4 のすべてのバージョンには 3.5 mm 補助TRRSジャックが含まれており、十分な出力音量を得るには増幅が必要になる場合があります。 　ｋ．ネットワーク 次の Raspberry Pi モデルには Wi-Fi および Bluetooth 接続が付属しています。 ラズベリーパイ5、ラズベリーパイ4、ラズベリーパイ 3B+、ラズベリーパイ3、ラズベリーパイゼロW、Rsapberry Pi ゼロ 2 W 「モデル B」という接尾辞は、イーサネット ポートを備えたバリエーションを示します。 「モデル A」はイーサネット ポートがないことを示します。 Raspberry Pi に Ethernet ポートがない場合でも、USB-to-Ethernet アダプタを使用して有線インターネット接続に接続できます。 [目次に戻る]

３．RaspberryPi 2 Model B 配置 Pinジャックコネクタ配置 　　　　　　　　　　　　J1　　J2　　HDMI　　microUSB(Power in) 有線LAN用 ＲＪ４５ジャック USB2.0 　コネクタ×４ J3 裏面には microSDカード スロット有り J1：4極AVコネクタ　先端から白(L),赤(R),GND,黄(コンポジット） J2：カメラインターフェース(CSI)コネクタ J3：ディスプレイインターフェース(DSI)コネクタ [目次に戻る]

４．電源入り～OS立ち上がりまでのI/Oの動き (1)I/O前半 X Hi信号状態 　GPIO6 　GPIO5 　ID_SD 　GPIO4 *_GCLK 　SCL1 　SDA1 〇 Lo信号状態 　GPIO26 　GPIO19 　GPIO13 　GPIO11 　GPIO9 　GPIO10 　GPIO22 　GPIO27 　GPIO17 (2).I/O後半 × HI信号状態 　ID_SC 　GPIO7 CE1 　GPIO8 CE0 　RXD 　TXD 〇 Lo信号状態 　GPIO21 　GPIO20 　GPIO16 　GPIO12 　GPIO25 　GPIO24 　GPIO23 　GPIO16 (3)測定状況 [目次に戻る]