Inteligentne karty I/O dla Raspberry Pi

Firma Roboteq zaprojektowała dwie inteligentne karty I/O o oznaczeniach RIO-BASIC i RIO-AHRS przystosowane do współpracy z komputerem jednopłytkowym Raspberry Pi. Pozwalają one łatwo poszerzyć zakres zastosowań tego miniaturowego komputera o robotykę, automatykę domową i przemysłową, systemy kontroli i akwizycji danych, systemy nawigacyjne, robotykę oraz inne aplikacje wymagające komunikacji z sygnałami pochodzącymi ze świata rzeczywistego.

Karta RIO-BASIC, dostarczana w postaci nakładki o wymiarach 85 x 65 x 20 mm pozwala rozszerzyć Raspberry Pi dodatkowo o 13 linii wejściowych z możliwością konfiguracji jako wejścia cyfrowe, analogowe 0...5 V o 12-bitowej rozdzielczości lub jako linie PWM do pomiaru długości impulsu, współczynnika wypełnienia i częstotliwości oraz do współpracy z koderami kwadraturowymi. Ponadto, udostępnia 8 wyjść cyfrowych mogących współpracować z obciążeniami rezystancyjnymi i indukcyjnymi do 1 A/40 V.

Wbudowany 32-bitowy mikrokontroler ARM Cortex M4 jest wykorzystywany do przetwarzania i buforowania sygnałów I/O oraz zapewnienia komunikacji z Raspberry Pi. Może on być programowany przez użytkownika za pomocą języka zbliżonego do Basic, równocześnie prostego oraz zapewniającego duże możliwości w zakresie wykonywania operacji logicznych, kondycjonowania sygnałów i przetwarzania sygnałów I/O w czasie rzeczywistym.

Płytka jest dostarczana wraz ze sterownikami i bibliotekami dla środowiska Linux zapewniającymi łatwy dostęp do linii I/O i bezproblemową wymianę danych z Raspberry Pi. Do standardowego wyposażenia należy interfejs CAN i RS232 oraz port szeregowy TTL umożliwiający podłączenie Arduino i innych typów mikrokontrolerów nie zawierających transceivera RS232. Znajdujący się na karcie RIO konwerter DC-DC służy do zasilania samej karty, komputera Raspberry Pi i zewnętrznych czujników. Współpracuje z dowolnym źródłem 8...30 V_DC.

Karta RIO-AHRS zawiera 9 zamiast 13 linii wejściowych, natomiast została wyposażona w 3-osiowy akcelerometr, żyroskop i magnetometr oraz algorytm umożliwiający tworzenie precyzyjnych systemów AHRS (Attitude and Heading Reference System) znajdujących zastosowanie w powietrznych, morskich i lądowych pojazdach zdalnie sterowanych. Między innymi do tego typu zastosowań na karcie zastosowano 40-pinowe złącze motoryzacyjne MX34 (JAE) z zatrzaskiem, zapewniające dużą niezawodność połączenia.

Ceny kart RIO-BASIC i RIO-AHRS wynoszą odpowiednio for 85 i 175 USD przy zamówieniach detalicznych.

Ważniejsze cechy kart RIO:

• wbudowany konwerter DC-DC 8...40 V z wyjściem 5 V/3 A do zasilania Raspberry Pi i zewnętrznych akcesoriów;
• 13 wejść (9 w wersji AHRS) konfigurowalnych jako analogowe, cyfrowe lub impulsowe;
• zakres napięć wejściowych 0...5 V i 12-bitowa rozdzielczość wejść analogowych;
• pomiar szerokości impulsu, współczynnika wypełnienia i częstotliwości;
• możliwość konfiguracji linii impulsowych jako PWM do sterowania serwomechanizmów;
• wyjścia cyfrowe o obciążalności 1 A/40 V;
• bezpośrednia współpraca z czujnikami magnetycznymi produkcji Roboteq;
• interfejsy RS232, TTL i CAN;
• diody LED do sygnalizacji statusu i transmisji danych;
• wersja z 3-osiowym żyroskopem, czujnikiem przyspieszenia i czujnikiem pola magnetycznego;
• opcjonalny interfejs RS485;
• 40-pinowe złącze samochodowe MX34 (JAE);
• wbudowany 32-bitowy mikroprocesor ARM Cortex M3 z jednostką FPU;
• biblioteki dla systemu Linux;
• własny język programowania do lokalnego przetwarzania danych z linii I/O w czasie rzeczywistym (50.000 linii/s);
• możliwość aktualizacji oprogramowania firmware.

Architektura kart RIO

Komunikacja szeregowa między RIO i Raspberry Pi