嵌入式Grove誕生!

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硬體交互運作的難度極高

眾所周知,軟體能夠依據您的不同需求而做調整,可是硬體卻通常在出廠時就已經定型,如果需要做改變,通常不是件容易的事。但是如今,如果您想要使用不同的IC,或是您需要更多的感測器,或是想要改變您的輸出設備,所有這些都可以被客製化,而不是像過去一樣只能採用隨插即用方案。

現場有部分應用案例能夠實現設備之間硬體的交互運作,贏得更大的用戶基礎。其中最成功的案例是Arduino的shields。他們目前的發展已不僅限於Arduino主機板領域,現在開始在很多不同的領域你也可以看到shield連接器的身影。可是話說回來,目前它並非是完美解決方案,仍存在常用配件的尺寸較大,堆疊時容易造成即使量少也難以同時使用的問題。幸運的是,目前有一個全新系統有效地彌補了現有解決方案的漏洞,提高實用性!

詳解Grove

Seeed Studio設計研發的Grove system在此次創客運算平臺引起轟動,它配備了一個標準物理連接器,可預測輸出引腳以及常用板型尺寸。

標準物理連接器由4個附帶加密功能的針腳組成,目前據我所知包含Digital I/O,Analog界面以及 I2C 界面。該主機板以20x20mm尺寸板型起拼,可成倍拼圖式拼接成常見的 20x40mm板型及40x60mm板型等。

經過我的核算,在他們的維基百科上至少列出了106件不同的支援配件,大部分配件可以搭配在相容性設備上使用,包括如ArduinoIntel的 Edison 及GalileoBeagleBone Black 及 Seeed’s Grove 著力開發的BeagleBone GreenLinkIt OneRaspberry Pi 等。能夠發現如此多有趣的硬體交互運作應用案例,不虛此行!

當Grove應用到嵌入式系統中,GroveHat誕生!

威盛VAB-820憑其豐富的Digital I/O和支持I2C的針腳成為了威盛嵌入式ARM開發板中最受歡迎的一款。若將VAB-820的針腳改為Grove相容性連接器,我們也將能夠相容使用這100多個小工具增加趣味性和實用性。我和KiCad花了一晚上的時間坐下來靜心設計了這款主機板,然後由Seeed的Fusion PCB service花費了近一周時間製作成型,現在,它誕生了!

GroveHat adapter for the VAB-820
GroveHat adapter for the VAB-820

我希望這次製作的第一版能儘量簡單,它配備了兩個支援I2C3匯流排的連接器,極具便利性和靈活性。同時也配備2個數字I/O連接器,支援2~4個 digital line(基於Grove Base Shield v1.3的相似設計)。

GroveHat PCB Layout (prototype)

第一步需要在主機板上接通Grove LCD + RGB Backlight,這是我至今為止最喜歡的配件之一。當看到螢幕點亮並且運行正常,我真的非常興奮!

GroveHat used with a Grove LCD RGB Backlight. Yeah indeed!
GroveHat used with a Grove LCD RGB Backlight. Yeah indeed!

第二步我加入了一個小型實際案例的Demo來展示GroveHat確實能夠運行。下面是在VAB-820上運行Linux系統的視頻,演示了運行由Python寫制的系統監控腳本時顯示出的CPU和記憶體即時使用率,在原有基礎上增光添色!

最後,有一件有趣的事情提醒大家,至今為止看來Grove相容設備上僅可以運行bare firmware或Linux系統。可是由於威盛Smart ETK嵌入式工具包為威盛VAB-820提供了一個支援digital I/O和I2C的API,VAB-820成為了首款可以使用Android系統的硬體!

目前在CERN Open Hardware License的許可下,GroveHat的原始程式碼和Gerber檔已經在Github上可以下載。請注意,這是一個編外項目,並非威盛官方配件。

下一步

這些內部測試在未來不會停止其開發的腳步,對我們而言還有許多方面需要改進。

關於主機板本身,我們考慮會:

  • 改進佈局設計以更加適合VAB-820的形狀
  • 在合理範圍內增加更多連線性
  • 在電源線中增加更多去耦電容器以提高可靠性

…其它。

關於軟體方面,我們目前考慮會:

  • 為Linux和Android系統創建更多的動態演示Demo
  • 驗證Linux系統的GPIO控制(目前為止相對I2C而言我並不熟悉GPIO)

輪到你了!

您希望結合Grove去使用哪款強大的嵌入式系統呢(如VAB-820)?若您使用GroveHat或Grove常規版製作了任何產品,歡迎告知我們,我們會非常高興能收到您的消息!

威盛電子股份有限公司