Raspberry Pi 之 SenseHAT 开发笔记

是Pi 家族的标准组件，不仅在硬件设计一与Pi 浑然天成，无需任何改动或添加即可完全接入 Rpi ，而且在软件上也能得到官方的支持，无论是平台还是平台都提供了完整的驱动和模块，非常方便使用和教学。
本文记录了有关 Sense-HAT 的知识，及学习、开发细节。
Sense-HAT 主板
1. Sense-HAT 引入
1.1 发展及历史
Sense-HAT 创立之初是作为 Astro-Pi 项目的一个基本组件。Astro-Pi 是 ESA( Space欧洲航天局) 发起的一项年度科学探索与编程竞赛，其中，由学生编写的代码将有机会在国际空间站上运行，但目前此项竞赛仅对 ESA 成员国开放。
Astro-Pi致力于展示计算机编程的魅力，鼓励在校生提高数字写作技能，培养它们对于 STEM 学科的兴趣。空间飞行常被青年们视为令人兴奋和及具创造性的活动。Astro-Pi 给了他们一个能够主动参与空间科学探索的机会，实地探索空间创新，实现创意愿望，而不仅仅是作为一个旁观者。
Astro-Pi 项目不限于在太空站中开展，也在教室中进行。它由 Rpi 计算机和 Sense-HAT 传感器板组成， Sense-HAT 用以感知所在的空间环境，检测运动，获取地球磁场信息。
Sense-HAT 作为 Astro-Pi 硬件，已展示出了其非凡和独特的能力。
1. 安装配置
新的到手，通常还需要进行硬件的安装。
1.1 40pin引脚安装
与其它板子引脚焊接方式不同， Sense-HAT 的引脚居然与板子是分离的，而板子上焊接的是引脚座，需要装引脚插入引脚座中，一般对准孔位后用力按压即可完成。
1.2 扩展板安装
安装好引脚后，就可以装引脚对准 Rpi主板的插座进行安装了。
1.3 加电
很快安装好硬件，进行加电测试，可以发现，加电后 HAT 的LED阵列以一种七彩的方式显示，这时HAT板实际上处于一种空置状态， Rpi并没有真正管理HAT 。
1.4 配置HAT
Rpi是通过I2C接口与HAT通信的，因此，需要在中的配置选项中打开 I2C 使能开关。
1.5 安装驱动
由于HAT是官方标配的硬件，系统已经开发了针对HAT的驱动程序，直接安装即可。
$ sudo apt-getsense-hat
很多时候，都不需要安装，因为系统已安装好了。

文章插图
驱动安装完成后，会有 /usr/src/sense-hat 目录
其中都是案例，可以运行。
1.6 添加配置
这时，我们发现还不能正常使用HAT ，在 /boot/.txt 还要添加相应的配置选项。
在配置文件 .txt 末尾添加如下一行
=rpi-sense
1.7 重新启动
完成以上步骤后，需要重新启动Rpi 。启动时 HAT 会如以前一样显示彩虹灯面板，便随着驱动的成功加载，灯会很快熄灭，也就是说如果灯熄灭了，则表示驱动加载成功。
2. 功能测试
2.1 LED
由于是官方硬件，自带Sense-HAT的扩展模块，可以很方便的进行测试。
下面是一个版本的LED走马灯程序，依次点亮 LED
下面是一个版本的走马灯程序
#!/usr/bin/env
from
time
sys
black=[[0,0,0]]*64
sense=()
sense.(black)
while 1:
for x in range(0,8):
for y in range(0,8):
sense.(black)
sense.(x,y,255,255,255)

文章插图
time.sleep(0.05)
经过测试，命令对于 LED 灯状态的切换时间最小可以达到0.3秒，而命令对于 LED 灯状态的控制速度可以达到0.02秒，而且还可以再快，但如果再快，则硬件速度跟不上了，则会出现跳灯的情况，即部分LED灯不会被点亮，而直接跳到下一灯的情况。
2.2 IMU 功能测试
Sense帽有一个IMU((Unit惯性测量单元)芯片，其中包括一组检测运动的传感器：
?一个陀螺仪(用来检测板上的方向) GYRO 希腊语 "旋转"
?加速度计(用于检测运动)
?磁力仪(用于探测磁场)
我们都知道地球绕着南北两极之间的一个轴旋转。我们也可以将增加三个轴，这些都是:
?俯仰pitch
?滚动roll
?偏航yaw
如果把树莓派的网络和USB接口看作飞机的头的话，那么就可以较好理解这三个转轴。
yaw 就是航向，表示飞机的水平飞行方向
roll 就是滚动，表示飞机围绕着自己的中轴翻滚
pitch 俯仰就是机头向上抬起，或机头向下俯冲
提供的扩展板插件中提供了以下的三个传感器数据的支持
一种简单的测试方法是，直接用传感器的值来定义角色面向的方向
如上图所示，箭头角色的方向由 yaw 值来决定。
试验发现，这三个变量的取值非常不稳定，而且对于动作有一定的延迟效果，数值抖动非常厉害。用下面这个实验可以发现。将小球在 x, y 坐标上的增量设为 roll 和 pitch 值，观察小球的运动。
【Raspberry Pi 之 SenseHAT 开发笔记】小球实际上做的是类似分子的布朗运动，抖动非常厉害。