2015年12月7日月曜日

Raspberry Pi Zero シリーズで本書の演習を実行するには

はじめに

2015年11月26日、Raspberry Piの新型であるRaspberry Pi Zeroが発表され、その価格が5ドルということでで大きな話題となりました。長らく海外のみでの販売でしたが、2017年2月に日本でも発売されることが報じられました。さらに、2017年2月28日にはWifiとBluetooth機能のついたRaspberry Pi Zero Wが発表されました。

このRaspberry Pi Zero シリーズで本書の演習を実行する方法を、本ページで解説したいと思います。まずはRaspberry Pi Zero シリーズについて整理してみましょう。下記のバージョンがあります。

製品名 海外での価格 特徴 販売店
Raspberry Pi Zero W 10ドル カメラ利用可(要専用ケーブル)・Wifi/Bluetoothつき KSYスイッチサイエンス
Raspberry Pi Zero v1.3 5ドル カメラ利用可(要専用ケーブル)・Wifi/Bluetoothなし KSYスイッチサイエンス
Raspberry Pi Zero v1.2 5ドル カメラ利用不可・Wifi/Bluetoothなし 現在は入手困難

下図の写真において、左から、v1.2、v1.3、W です。v1.2にのみピンヘッダがついていますが、後述するようにこれは自分で半田づけしたものです。


Raspberry Pi Zero シリーズを使う場合、次に述べるように特有な機器がいくつか必要になるので注意が必要です。

接続方法(Raspberry Pi Zero Wの場合)

Raspberry Pi Zero Wの場合、接続は下図のようになります。以下の3つのものが必須となります。
  • HDMI(メス)-ミニHDMI(オス)変換アダプタ。例えばSANWA SUPPLY AD-HD07M
  • USB OTGケーブル。例えば iBUFFALO BSMPC11C01BK
  • USBハブ(ACアダプターなしのバスパワータイプでOK)。 マウス、キーボードを接続します。Wifiデバイスは基板上に実装されているので、Wifiアダプタは不要です。

接続方法(Raspberry Pi Zero v1.2/v1.3の場合)

Pi Zero v1.2/v1.3の場合、接続は下図のようになります(図はZero v1.2)。以下の3つのものが必須となります。
  • HDMI(メス)-ミニHDMI(オス)変換アダプタ。例えばSANWA SUPPLY AD-HD07M
  • USB OTGケーブル。例えば iBUFFALO BSMPC11C01BK
  • USBハブ(ACアダプターつきのセルフパワータイプ)。マウス、キーボード、Wifiアダプタなどを接続します。ACアダプターのないバスパワータイプを用いると、Wifiが不安定になり途中で接続が切れることがあります

GPIO ポートの利用

Raspberry Pi Zero シリーズには、GPIOポートにピンがあらかじめ取りつけられていません(下図)。別途2x20のピンを購入し、自分ではんだ付けする必要があります。
例えば秋月電子通商さんのピンヘッダ 2×20 (40P)などです。


なお、このピンヘッダの半田づけが嫌だという場合、下記のようなテストワイヤをGPIO部の穴に差し込んで使うという方法もあります。ただし、これはあくまでテスト用であり、本書のように何度もGPIOを利用する場合、ピンヘッダを半田付けするのをお勧めします(何度も抜き差しすると接触が悪くなるためです)。

本書の演習の実行について

Raspberry Pi Zeroを用いて本書の演習を行う場合、注意が必要なのは下記となるでしょう。
  • 5.6 カメラのシャッターの演習:カメラモジュールを接続するための専用ケーブルが必要
  • 5.7 MP3ファイルの再生:オーディオジャックがないので、音声はHDMI経由のみでの出力となるでしょう
  • 6.5 音声のボリューム:同様に音声はHDMI経由のみとなるでしょう
  • 10.4 キャタピラ式模型へのカメラの搭載:カメラモジュールを接続するための専用ケーブルが必要
なお下図は、初期バージョンのRaspberry Pi Zero v1.2で、4章のLEDの点滅(Lチカ)を試しているところです。


Raspberry Pi Zeroに適した利用方法

接続方法の図を見てわかる通り、どのバージョンにもRaspberry Pi 3などでは必要なかった物品が必要となり、Raspberry Pi Zeroシリーズの低価格性、省スペース性があまりいかされていませんね。そういう意味では、本書のスタイルでRaspberry Piを用いるならば、利用が容易で高性能なRaspberry Pi 3をお勧めします。

Raspberry Pi Zeroを用いるには、上級者向けではありますが「ディスプレイ・マウス・キーボードを接続せずにRaspberry Piを利用する」で解説する方法が適しています。その場合、Wifiデバイスが基板上に実装されているZero Wが適しています。それにより、Raspberry Pi Zeroに接続するのは電源ケーブルのみとできるからです(セットアップ時にはディスプレイ等の接続が必要ですが)。

適した応用例としては、キャタピラ式模型に搭載し模型をコントロールするような用途(10章)があります。それにより、小型化、省電力化が図れる、というわけです。これは、Raspberry Pi Zero シリーズに限らず、下図(右)のRaspberry Pi Model A+にも同じことが言えます。

Raspberry Pi Zero v1.2(左)とRaspberry Pi Model A+ (右)

おわりに

Raspberry Pi Zero シリーズで本書の演習を実行するにはどうしたらよいか、解説しました。使いはじめるまでにはんだづけが必要であったり、新たな物品を購入しなければならないなど、ハードルはやや高いと言えるでしょう。

しかし、Raspberry Pi Zeroのサイズの小ささは、アイディア次第で面白く使えそうです。腕に覚えのある方はチャレンジしても良いかもしれません。

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