基于具有Arduino Leonardo的树莓派扩展板的介绍

一. 前言

Raspberry PI树莓派是一个具备高级功能的嵌入式Linux主板，可以实现完整的计算机功能，近些年来因为树莓派的便宜，方便使用等诸多因素导致树莓派非常火热，受到众多开发者的热爱。另外，Arduino是一款便捷，灵活方便使用的嵌入式开发工具，可以做实时信号采集和控制，同样因为方便使用和开发近些年来得到了非常好的发展和普及。

二. 定位

树莓派是完整的计算机具有很强的处理能力，虽然也有IO口可以扩展外部的应用，但是还有有些不足，不能很方便的扩展周边的硬件，而Arduino虽然没有强大的处理能力，但是有非常强大的扩展能力，从这里看来树莓派的功能和Arduino的功能具有互补性，于是乎DFROBOT就推出了这样一款具有Arduino Leonardo的树莓派扩展板，接下来我们就介绍一下这款树莓派扩展板

三. 开箱

Arduino树莓派扩展板由防静电袋包裹，并配备了一根MicroUSB数据线，一块CR1220纽扣电池以及三个塑料螺丝和螺柱，如下图：

打开防静电袋后，就可以看到这块Arduino树莓派扩展板，如下图：

板子背面，如下图：

树莓派扩展板整板采用黑色阻焊层，排针和排座为彩色，器件排列也很整齐，整体的视觉效果很好

四. 产品功能

这款开发板是将Arduino的Leonardo与Raspberry PI的接口结合，另外还增加了些其他的功能构成了该扩展板。

扩展板功能如下：

(1) 微控制器：Atmega32u4

(2) 引导装载程序：Arduino Leonardo

(3) 工作电压：5V

(4) 数字I/O口：20

(5) 模拟I/O口：6

(6) Xbee扩展接口：1

(7) Raspberry Pi 引出 GPIO ：16

(8) Raspberry Pi 引出 I2C总线：1

(9) Raspberry Pi 引出 ID_I2C总线：1

(10) Raspberry Pi 引出 SPI总线：1

(11) Raspberry Pi 引出 TTL UART串口：1

(12) 集成RTC时钟，Raspberry Pi可以直接读取

(13) 串口切换功能

扩展板功能接口示意，如下图：

五. 产品设计

扩展板采用圆角矩形设计，扩展板与Raspberry Pi相比长度相同，宽度略宽一些，

板子设计有3个定位控制与Raspberry Pi的定位孔位置相同，如下图：

树莓派扩展板板子上采用了不同颜色的排针和排座用于区分排针和排座的不同的功能。

模拟I/O的排座为蓝色

电源的排针和排座为红色

数字I/O排针和排座为绿色

阻焊层为黑色，整板的器件布局很整齐，

在复位按键的下方，板子的背面有一颗橡胶垫，垫在RJ45接口上，这样设计一方面是为了支撑板子，另一方面是防止RJ45接口的外壳将插针短接，如下图：

板子Xbee接口旁边有一条挖空的细槽，猜测是在使用树莓派的Camera时，用于穿过FPC，这样不会影Raspberry PI的的外设使用，如下图：

Raspberry PI的所有IO通过电平转换芯片后引出，用户可根据外设的电平需求上拉到5V或者3.3V,并具备端口保护的功能。

开发板上设计了拨码开关可以选择Arduino Shield 插槽上插入的串口Shield是通过树莓派串口还是通过Arduino Leonardo 来建立通信连接。当拨到A端时连接到树莓派的串口，当拨到B端时连接到Arduino自己的串口。

板子的各个细节处理的很到位，无论是硬件方案还是，板子做工都是非常优秀的，总的来讲板子的设计很用心。

六. 产品使用方案

接下来我们就开始使用这款开发板，将Arduino树莓派扩展板连接到树莓派上，使用附带的USB线将扩展板与树莓派连接

为树莓派供电，连接显示器，鼠标键盘，如下图：

接下来我们将在树莓派上安装Arduino IDE

获取ROOT权限并安装更新后安装Arduino，如下图：

安装完成，如下图:

因为我们要操作串口，接下来将PI用户添加到tty和dialout，如下图：

接下来我们要打开Arduino IDE，如下图：

打开Arduino IDE之后在Board下选择Arduino Leonardo，如下图：

在Serial Port已经设置为ACM0，如下图：

接下来打开程序，点亮13引脚的LED，如下图：

将程序下载到扩展板，板上的绿色LED亮起，如下图：

我们也可是使用Firmata协议是Raspberry PI和Arduino进行通信，以及更多的操作，由于篇幅的原因小编这里就不做演示了，Raspberry PI和Arduino结合后的可玩性还是非常高的，感兴趣的同学可以试试。

从以上的操作来看，在Raspberry PI上做Arduino的开发还是比较容易的，与在Windows上开发没有太多区别，并且这款扩展板做了很多优化设计将Raspberry PI和Arduino完美的结合了起来，是实现创新项目的好工具。

七. 其他资料

官方提供了原理图，元件位置图，板子接口详细说明等资料，另外官方还提供了Raspberry PI和Arduino的使用教程，教程较为详细，适合初学者学习使用，是学习Arduino和Raspberry PI的好方法。

八. 总结及展望

Raspberry PI和Arduino作为开源硬件最为火热的两个代表，各自具有自己的优点和缺点，似乎将二者觉结合起来就能弥补各自的不足，并且二者的关联使用也相对容易，DFROBOT的这款扩展板解决了硬件的连接，并且提供了软件上的使用方法，使得无论是Raspberry PI爱好者还是Arduino爱好者都有一个相对容易的使用方法。总的来说这是一个非常适合做相对复杂的项目的的扩展板，用Raspberry PI做大量的数据处理和网络连接等工作，用Arduino做实时的数据采集和控制，这也是强强联合，这样的解决方案适合大部分创客的，同时能解决创客们的大部分想法，DFROBOT的产品的无论是产品设计，易用性和质量都是有保证的，希望创客们能做出更好玩更有意思的作品。