深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

39度创意研究所 2016-07-28 16:29 次阅读

  作为一个狂热的电子爱好者,从树莓派发布第一版开始,我就入手捣腾,搭建各种使用场景。其丰富的接口,足够的性能让我可以将其应用在各种不同的领域。如家庭自动化、超级电脑、NAS服务器还有搭建梯子等。

  在今年年初,乘树莓派基金会成立4周年之际,他们推出了最新一代的 Raspberry Pi 3。根据官方介绍,作为树莓派系列首款搭载64位处理器的产品,依然维持着一贯以来35美金的售价。

  近来,我从树莓派经销商e络盟手里拿到了一个Raspberry Pi 3 Modle B。为了带领深入了解这款产品,特意做了一个深度评测。

  在正式开始评测之前,我们先对新版的树莓派来个初步的了解

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  首先,这是Raspberry Pi系列产品采用了博通BCM2837 1.2GHz四核处理器、1GB RAM和VideoCore IV GPU,首次搭配的64位ARM Cortex-A53处理器性能比二代产品(32位Cortex-A7,900MHz)提升了60%之多。另外,GPU的规格也从250MHz上升至400MHz,RAM 也扩大到1GHz。其进步可以说非常明显。

  其次,内建的802.11.n WLAN和蓝牙4.1(含BLE)让Raspberry Pi在物联网时代有了更大的应用和发展空间。

  再次,Raspberry Pi 3还保留了二代产品的常规接口,四个USB接口,MicroSD卡槽,一个HDMI接口和以太网接口,但略有遗憾的是,Raspberry Pi 3依然没有提供对ZigBee的支持,这让Raspberry Pi 3在物联网领域的应用受到了一些限制。

  最后,Raspberry Pi 3可以兼容Windows10 IoT Core OS物联网操作系统,以及Ubuntu在内的多个Linux发行版本。

  详细参数如下:

  ●处理器:1.2GHz 64位元四核心ARMv8

  ●无线网路:802.11n Wi-Fi、Bluetooth 4.1 (含Bluetooth Low Energy, BLE)

  ●GPU:VideoCore IV 3D (2代为250MHz,3代高达400MHz)

  ●有线网路:10M/100M Ethernet (SMSC LAN9514-JZX芯片)

  ●周边连接:4组USB 2.0接口(SMSC LAN9514-JZX芯片)

  ●扩充介面:GPIO埠:40pin

  ●视讯输出:HDMI 1.4接口(数字端子)、3.5mm孔(AV端子)

  ●内存:1GB LPDDR2 (Elpida B8132B4PB-8D-F LPDDR2 400)

  ●摄像头接口:支援CSI ( Camera Serial Interface)协议的摄像头

  ●显示器接口:支援DSI (Display Serial Interface)协议的显示器

  ●卡槽:支援microSD记忆卡(push-pull设计)

  ●供电方式:以microUSB供电(最大瓦数4W)

  ●面积大小:85.6mm x 56.5mm

  ●整机重量:45g

  好啦,我们来开始评测:

  第一步:开箱

  这是一个必不可少的程序。收到了e络盟的快递以后,我迫不及待的拆开了包装。迎面而来的依然是熟悉的配方、熟悉的味道。

  来一幅盒子正面照:

  树莓派,Raspberry Pi 3

  正面,简洁的配置。除了标明了logo和版本以外,还在右上角标明了制造和经销商e络盟。值得注意的是在左右下方分别标明了WIFI和蓝牙。强调其对这两种无线连接的支持。

  在物联网时代,为了帮助更多开发者便捷的搭建相关产品,这两种无线连接是必不可少的。但遗憾的是没看到对Zigbee的支持。但按照树莓派创始人兼首席执行官Eben Upton的说法,他认为物联网的未来是蓝牙,而不是Zigbee的。

  但就目前来说,我还是不是很赞同这种观点,在组网方面,Zigbee还是有着其独特的优势。至于树莓派是否会在后续的版本里面添加Zigbee功能,我们暂且按下不表。

  我们继续看一下盒子反面:

  树莓派包装

  除了用不同语言标明这是Raspberry Pi 3 Model B以外,同样还特意强调了对WIFI和蓝牙的支持。另外还对树莓派做了一个简单介绍。

  在看了外壳以后,我们是时候去看一下板子的庐山真面目了:

  第二步:一探庐山真面目

  打开了包装盒以后,迫不及待拿出了板子和说明书如下图所示:

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  Raspberry Pi 3,树莓派3

  一块板子,一个安全指南,一个快速入手指南,就是所有的东西。没有任何线缆。如果我们想玩这个东西,最低配置都得配一个显示器,一个电源,一个键盘,一条HDMI线。

  不过两百多块钱,相当于买了一个电脑主机,还要啥自行车。

  我们来看一下板子的细节:

  树莓派正面

  再看一下树莓派的反面:

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  中间有一个尔必达的闪存。

  看了主板以后,我们对接口来几个特写:

  LAN和USB接口

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  HDMI、3.5mm音频输出接口、HDMI接口和Micro USB接口

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  总结:

  总体来说,在性能的增强和对WIFI等无线的支持,使得以前很多需要通过Dongle实现的功能,现在可以方面的实现。

  另外从造工方面,从各种元器件和接口的焊接来看,从焊点上观察, Raspberry Pi 3 Model B保持了一贯的水准,对比于很多班子来说,还是很有诚意的。

  还有,在新版本加入了BCM43438,这是一个复合式芯片,含有Wi-Fi 802.11 b/g/n(2.4GHz)与蓝牙4.1功能。因为是独立芯片,不会与USB和以太网那端(SMSC LAN9514)抢频宽。

  不过需要注意一下,和以往的版本相比,虽然GPIO仍相容,但连接的UART改了,原本内建的硬件UART改由蓝牙芯片使用,而GPIO脚位14与15则也改成mini-uart port,这也应该值得注意。

  再者,若是新的内存卡,请到官方网站下载新版Raspbian,才能支持树莓派 3。

  第三步:实际使用

  我用树莓派3做了一个“用Python驱动HC_SR04超声测距模块”的体验:

  树莓派一直以来是兼容最多拓展模块的神器,HC_SR04是普遍常用的超声测距模块。HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

  基本工作原理:

  (1)采用IO口TRIG触发测距,给最少10us的高电平。

  (2)模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回;

  (3)有信号返回,通过IO口ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  连接方式:

  树莓派3的第2只脚为5V,与超声波模块VCC连接,为其供电。

  树莓派3的第39只脚为GND,与超声波模块GND连接,共地。

  树莓派3的第3只脚为GPIO2,与超声波模块Trig连接,接受数据。

  树莓派3的第5只脚为GPIO3,与超声波模块Echo连接,发送数据。

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  树莓派3上电开机,在终端输入“nano hc_sr04”。

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  用Python写一段驱动HC_SR04超声模块测距的程序。

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  写完后,键盘上摁“Ctrl+O”保存。

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  再摁键盘上的回车,出现hc_sr04程序(双击可打开修改),之后键盘上摁“Ctrl+C”回到终端界面。

  深度体验树莓派3:实操用Python驱动超声测距模块

  终端输入“python hc_sr04”,执行程序。

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  测试图。

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  双击hc_sr04程序,即可对其修改和调试。

  树莓派3的GPIO扩展,用python程序控制HC-SR04超声波测距模块,连接方便,操作简单,非常适合新手入门学习和进阶开发,而且全面向下兼容所以树莓派扩展配件,真可谓实力不俗,期待日后的发现。

  希望这次的体验能给大家一些启发。

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