Raspberry Pi Hardware

Raspberry Pi Hardwareの入手と組み立てについて語る。

Raspberry Pi  B, 2B, 3B, 3B+, 4B

ラズベリーパイは、2012年にイギリスのラズベリーパイ財団によって、教育目的で開発されたワンボードコンピュータです。$30程度の低価格と、便利なライブラリ、そして世界中の人が多くの作例をインターネットで共有した事により、一躍IoT時代の代表的なプラットフォームとなりました。

ちなみにラズベリーパイの名前の由来は、Appleなどのコンピュータ名に果物の名前が多かったので、ラズベリーと付いたそうです。そして、標準のプログラミング言語Pythonからパイが取られ、ラズベリーパイとなったのが有力な説です。ロゴも可愛らしく、子ども達の教育にもピッタリのネーミングですね!

2019年以降も最新のラズベリーパイ4 Model B(以下ラズベリーパイ4)が発売されたり、新しいOSのイメージライトツールが出るなど、その勢いは留まる事を知りません。

 

最新のラズベリーパイ4 Model B

Raspberry Pi 400

ラズベリーパイ財団から発売された「Raspberry Pi 400」。キーボードと筐体が一体となったそのスタイルは、かつての“マイコン”を思わせるものとして、かなり話題になりました。海外では発売済みですが、日本では2021年に市場へ投入される模様です。

Raspberry Pi  A, 3A+

Raspberry Pi 3 Model A+

Raspberry Pi 3 Model A+は、Raspberry Pi財団が2018年に発表した廉価モデルで(25ドルの「Raspberry Pi 3 Model A+」が発表参照)、SoCにRaspberry Pi 3B+と同じBroadcom BCM2837B0を採用し、メモリはDDR2 512MB、そしてIEEE 802.11acの無線LAN機能やBluetooth 4.2をサポート。ただし、Gigabit Ethernetポートはない。 そのほかのインターフェイスは、HDMI 1.4、microSDカードスロット、コンポジット3.5mm 4極ジャック、DSI、USB 2.0、40ピンGPIOコネクタを装備する。本体サイズは65×56×12mm(幅×奥行き×高さ)。

Raspberry Pi Zero

Raspberry Pi Zeroは、普通のラズパイと比べると⅓ほどの大きさで、CPU、メモリは若干落ちますが、GPIOなどのデジタル入出力は同機能を備え、もちろんPythonでのプログラミングなどは共通です。

ラズベリーパイには数多くのハードウェアと接続するインタフェースがあります。デジタル入出力のGPIOやカメラ、オーディオ接続などですが、それらとハードウェアをつなぐことによりさまざまな電子工作が可能です。

GPIO接続

ラズベリーパイとハードウェアとのメインの接続はGPIO(General Purpose Input Output)と呼ばれる40本の端子です。ラズベリーパイ上の左下の1ピンから右上の40ピンまでがあり、以下図のようなGPIOxxという番号により、プログラム中で指定することができます。

[GPIOピン配置] https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/

GPIOの各ピンにはあらかじめ決まった役割が割り当てられています。大きく分けると以下のような違いがあります。

電源とGND: ラズベリーパイにはあらかじめ3.5Vと5Vの電源供給が2本づつあります。それ以外にGND(電圧0V)が8本用意されています。

デジタル入出力: 上記以外の端子はデジタル入出力に使用できます。GPIO2〜27までがあり、必要に応じてLEDやスイッチをつないで電子工作をすることが可能です。方式としては、デジタルの入出力とPWM(アナログ出力)などがあります。

PWM: ラズベリーパイは基本的にデジタル信号(0か1)しか扱えませんが、擬似的にアナログ出力(電圧の段階的出力)をおこなうことができます。これにより、LEDの明るさを変えたり、サーボモータの角度を指定することが可能になります。これはPWM(Pulse Width Modulation)と呼ばれ、ソフトウェアPWMとしてGPIOの26ピンすべてで使用できます。

上記以外にI2C(Inter-Integrated Circuit)と呼ばれるLCDディスプレイなどをつなぐ規格や、UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)SPI(Serial Pheripheral Interface)といったシリアル通信もあります。これらは使われるピンはあらかじめ指定されており、もしそれらシリアル通信を有効にすると、それと重複したピンはGPIOとしては使えなくなります。

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