树莓派Sense HAT (C)教程

产品概述

我是专为树莓派设计的传感器扩展板，板载了陀螺仪、加速度计、磁力计、气压计和温湿度传感器等，I2C接口通信，支持外接更多传感器。如果你想把树莓派DIY成可以检测运动姿态、方位的机器人，或者想让树莓派采集周围环境的温湿度、大气压强等传感器数据，那就带上我吧。

产品特点

板载Raspberry Pi 40pin GPIO接口，适用于Raspberry Pi系列主板
板载QMI8658C+AK09918(3轴加速度、3轴陀螺仪和3轴磁力计)，可检测运动姿态、方位和磁场
板载SHTC3数字温湿度传感器，可感知环境的温度和湿度
板载LPS22HB大气压强传感器，可感知环境的大气压强
板载TCS34087颜色识别传感器，可识别周围物体的颜色
板载SGM58031芯片，4通道16位精度ADC，可扩展AD功能以便接入更多传感器
引出I2C控制接口，方便接入STM32、Arduino等主控板
提供完善的配套资料手册(Raspberry/STM32/Arduino等示例程序)

产品参数

产品参数
工作电压：	3.3V
通信接口：	I2C
逻辑电压：	3.3V
产品尺寸：	65 x 30.5(mm)
加速度计特性：	分辨率：16位
	量程(可选)：±2、±4、±8、±16g
陀螺仪计特性：	分辨率：16位
	量程(可选)：±16、±32、±64、±128、±256、±512、 ±1024、±2048°/sec
磁力计特性：	分辨率：16位
	量程：±4912µT
气压计特性：	分辨率：24位压力数据，16位温度数据；
	测量精度（常温下）： ±0.025hPa
	测量范围：260 ~ 1260 hPa
	测量速率：1 Hz - 75 Hz
温湿度传感器特性：	测量精度（湿度）：±2% rH
	测量范围（湿度）：0% ~ 100% rH
	测量精度（温度）：±0.2°C
	测量范围（湿度）：-30 ~ 100°C
颜色识别传感器	分辨率：4通道RGBC，每个通道16位
AD转换芯片	分辨率：16位

产品大PK

PK项	Sense HAT (B)	树莓派Sense HAT	备注
陀螺仪	测量范围：±250/500/1000/2000 dps 分辨率：16位	测量范围：±245/500/2000 dps 分辨率：16位	B型角速度可选量程更多
加速度计	测量范围：±2/4/8/16 g 分辨率：16位	测试范围：±2/4/8/16 g 分辨率：16位
磁力计	测量范围：±49 gauss 分辨率：16位	测量范围：±4/8/12/16 gauss 分辨率：16位	B型磁力测量范围更广
气压计	测量范围：260 ~ 1260 hPa 测量精度（常温下）： ±0.025hPa 测量速率：1 Hz - 75 Hz	测量范围：260 ~ 1260 hPa 测量精度（常温下）：±0.1 hPa 测量速率：1 Hz - 25 Hz	B型大气压测量的精度更高，速率更快
温湿度传感器	测量精度（湿度）：±2% rH 测量范围（湿度）：0% ~ 100% rH 测量精度（温度）：±0.2°C 测量范围（温度）：-30 ~ 100°C	测量精度：±4.5% rH 测量范围：20% ~ 80% rH 测量精度（温度）：±0.5°C 测量范围（温度）：15 ~ 40°C	B型温湿度测量的精度更高，范围更广
其他	颜色识别传感器高精度12位AD转换芯片	8×8 RGB LED矩阵五向摇杆	B型板载颜色传感器，支持AD接入更多传感器

树莓派使用指南

硬件连接

与树莓派连接用到的引脚如右图所示：

实物硬件连接图：
接入树莓派Zero（可不加增高排座）

接入树莓派4（须加上增高排座）

开启I2C接口

打开树莓派终端，输入以下指令进入配置界面

sudo raspi-config 
选择 Interfacing Options -> I2C ->yes 启动 i2C 内核驱动

然后重启树莓派：

sudo reboot

安装库函数

BCM2835

#打开树莓派终端，并运行以下指令
wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.71.tar.gz
tar zxvf bcm2835-1.71.tar.gz 
cd bcm2835-1.71/
sudo ./configure && sudo make && sudo make check && sudo make install
# 更多的可以参考官网：http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/

wiringPi

#打开树莓派终端，并运行以下指令
cd
sudo apt-get install wiringpi
#对于树莓派2019年5月之后的系统（早于之前的可不用执行），可能需要进行升级：
wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb
sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb
gpio -v
# 运行gpio -v会出现2.52版本，如果没有出现说明安装出错

#Bullseye分支系统使用如下命令：
git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi
cd WiringPi
./build
gpio -v
# 运行gpio -v会出现2.70版本，如果没有出现说明安装出错

python

sudo apt-get update
#python2
sudo apt-get install python-pip 
sudo pip install RPi.GPIO
sudo pip install spidev
sudo apt-get install python-smbus
#python3
sudo apt-get install python-pip3 
sudo pip3 install RPi.GPIO
sudo pip3 install spidev
sudo apt-get install python3-smbus

下载例程

sudo apt-get install p7zip-full
wget http://www.waveshare.net/w/upload/6/6c/Sense-HAT-B-Demo.7z
7z x Sense-HAT-B-Demo.7z -O./Sense-HAT-B-Demo
cd Sense-HAT-B-Demo

I2C设备地址

ADS1015： AD转换例程(STM32 , BCM2835，WringPi 和Python四种例程)设备地址：0x48

ICM-20948：9轴传感器例程(STM32 , BCM2835，WringPi 和Python四种例程)设备地址：0x68

LPS22HB：气压传感器例程(STM32 , BCM2835，WringPi 和Python四种例程 )设备地址：0x5C

SHTC3：温湿度传感器例程(STM32 , BCM2835，WringPi 和Python四种例程 )设备地址：0x70

TCS34725：颜色识别传感器例程(STM32 , BCM2835，WringPi 和Python四种例程 )设备地址：0x29

注：该模块的所有传感器的I2C地址均不同，用户可同时使用板载的所有传感器。

ICM20948示例程序 -9轴传感器演示

bcm2835程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd ICM-20948/Raspberry\ Pi/bcm2835/
sudo make clean
sudo make
sudo ./ICM20948_DEMO

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

wiringPi程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd ICM-20948/Raspberry\ Pi/wiringPi/
sudo make clean
sudo make
sudo ./ICM20948_DEMO

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

python程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd ICM-20948/Raspberry\ Pi/python/
sudo python3 ICM20948.py

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

STM32程序

该例程基于XNUCLEO-F103RB 开发板，通过串口2输出数据。连线如下：

Sense HAT (B)	STM32
VCC	+5V/+3.3V
GND	GND
SDA	PB9
SCL	PB8

编译并下载程序：

打开串口助手，设置波特率为115200
预期结果：

参数校准和计算

计算加速度

程序测量出的加速度单位是LSB（最低有效位），实际使用中常常把单位换算成重力加速度（g）。模块的示例程序默认设置AFS_SEL=0，对应量程为16384 LSB/g（±2g），所以测量的实际加速度为：
?=Acceleration/16384 ,????:?

请参考：ICM-20948-v1.3.pdf 第12页

计算陀螺仪角速度

程序测量出的角速度单位是LSB（最低有效位），实际使用中常常把单位换算成角速度（°/秒）。模块的示例程序默认设置FS_SEL=2，对应量程为32.8 LSB/(°/s)（±1000°/秒），所以测量的实际角速度为：
ω=Gyroscope/32.8 ,Unit:°/s

请参考：ICM-20948-v1.3.pdf 第11页

LPS22HBTR示例程序-气压传感器演示

注意：气压传感器的温度检测只作为补偿作用，如需准确的温度检测，请观察SHTC3温湿度传感器的数值为准。

bcm2835程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd LPS22HBTR/Raspberry\ Pi/bcm2835/
sudo make clean
sudo make
sudo ./LPS22HB

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

wiringPi程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd LPS22HBTR/Raspberry\ Pi/wiringPi/
sudo make clean
sudo make
sudo ./LPS22HB

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

python程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd LPS22HBTR/Raspberry\ Pi/python/
sudo python3 LPS22HB.py

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

STM32程序

该例程基于XNUCLEO-F103RB 开发板，通过串口2输出数据。
连线如下：

Sense HAT (B)	STM32
VCC(注意：跳线帽要跳到相应位置)	+5V/+3.3V
GND	GND
SDA	PB9
SCL	PB8

编译并下载程序：

打开串口助手，设置波特率为115200
预期结果：

SHTC3示例程序-温湿度传感器演示

注意：树莓派自身发热会影响实际测量温度，板子有引出I2C接口，如需准确的环境温度，可将树莓派跟模块隔一段距离再通过线材来连接来检测。

bcm2835程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd SHTC3/Raspberry\ Pi/bcm2835/
sudo make clean
sudo make
sudo ./SHTC3

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

wiringPi程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd SHTC3/Raspberry\ Pi/wiringPi/
sudo make clean
sudo make
sudo ./SHTC3

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

python程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd SHTC3/Raspberry\ Pi/python/
sudo python3 SHTC3.py

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

STM32程序

该例程基于XNUCLEO-F103RB 开发板，通过串口2输出数据。
连线如下：

Sense HAT (B)	STM32
VCC(注意：跳线帽要跳到相应位置)	+5V/+3.3V
GND	GND
SDA	PB9
SCL	PB8

编译并下载程序：

预期结果：
传感器正常无错误，LED2亮起：

当空气湿度低于80%时LED3不亮。当空气湿度大于或等于80%时LED3亮起。

TCS34725示例程序-颜色识别传感器演示

bcm2835程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd TCS34725/Raspberry\ Pi/bcm2835/
sudo make clean
sudo make
sudo ./main

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

wiringPi程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd TCS34725/Raspberry\ Pi/wiringPi/
sudo make clean
sudo make
sudo ./main

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

python程序

在终端输入以下命令执行程序：

cd TCS34725/RaspberryPi/python3/
sudo python3 main.py

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

STM32程序

该例程基于XNUCLEO-F103RB 开发板，通过串口2输出数据。
连线如下：

Sense HAT (B)	STM32
VCC(注意：跳线帽要跳到相应位置)	+5V/+3.3V
GND	GND
SDA	PB9
SCL	PB8

编译并下载程序：

打开串口助手，设置波特率为115200
预期结果：

这数据怎么转换成颜色呢？下面介绍一个工具，复制到浏览器打开即可

https://www.sioe.cn/yingyong/yanse-rgb-16/

也可以下载

https://www.waveshare.net/w/upload/0/05/Hexacolor3.7z

ADS1015示例程序-AD转换演示

bcm2835程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd ADS1015/Raspberry\ Pi/bcm2835/
sudo make clean
sudo make
sudo ./AD

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

wiringPi程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd ADS1015/Raspberry\ Pi/wiringPi/
sudo make clean
sudo make
sudo ./AD

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

python程序

进入Linux终端，在终端执行以下命令。

cd ADS1015/Raspberry\ Pi/python/
sudo python3 AD.py

预期结果：

按下Ctrl+C结束程序。

STM32程序

该例程基于XNUCLEO-F103RB 开发板，通过串口2输出数据。
连线如下：

Sense HAT (B)	STM32
VCC(注意：跳线帽要跳到相应位置)	+5V/+3.3V
GND	GND
SDA	PB9
SCL	PB8

编译并下载程序：

打开串口助手，设置波特率为115200
预期结果：

文档

原理图

程序

示例程序

相关资料

问题： 1.树莓派例程初始化失败？（以下以TC34725颜色识别传感器为例）

对于BCM2835和wiringPi例程出现这样的提示，

Python例程如果出现以上问题这是设备数据I2C数据传输错误。大多数是硬件连接错误，请检查硬件连接是否正确，检查硬件连接是否有问题，运行i2cdetect -y 1 如果有显示IIC地址就表示硬件连接无问题。如果硬件连接正确那么是不正确的使用树莓派控制可能会导致（详情看下面），重启树莓派即可。

问题：不正确的使用树莓派控制可能会导致？

如果运行wiringPi例程正常，再运行python或者BCM2835可能会屏幕无法正常刷新，因为bcm2835库是树莓派cpu芯片的库函数，底层是直接操作寄存器，而wiringPi库和python的底层都是通过读写linux系统的设备文件操作设备，可能导致GPIO口异常，重启树莓派可完美解决。

问题： STM32例程串口输出没有数据或者数据输出乱码？

答：确认波特率是否设置为115200，对于STM32例程请确认电脑正确连接开发板USART2（PA2,PA3），PA2为TXD，并且选择正确的COM端口。控制面板->硬件->设备管理器。

问题：STM32例程串口输出数据全部为0或者初始化失败？如图。

答：请确认器件连接没有问题，如果没问题请按下复位按键。

邮箱：services04@spotpear.cn

TAG： EC200U EU AU C4-P01 LTE Cat-1蓝牙通信GNSS定位 Tang Nano系列FPGA常见问题树莓派8.8寸LCD DSI显示屏MIPI触摸屏480x1920 有源数字隔离型串口转换器 X1201 硬件 5.79寸电子墨水屏红黄黑白4色ePaper适用于Arduino/树莓派STM32/Jetson 树莓派zero 斑梨树莓派舵机驱动板 Milk-V Duo S eMMC 版本固件烧录树莓派5外壳 CST820 斑梨 TTGO Meshtastic T-Beam V1.2 ESP32 LoRa GPS开发板0.96 inch OLED SX1278/SX1276 433/868/915/923MHz兼容LILYGO 2.15寸红黑白电子墨水屏(B) e-Paper 296×160 适用于Arduino树莓派Jetson Nano STM32 树莓派PICO 2.3kg舵机资料电子相框树莓派10.1寸QLED量子点电容触摸显示屏1280x720 PC电脑游戏副屏

树莓派加速度陀螺仪磁力温湿度大气压颜色ADC多合一传感器扩展板

TAG：工业级8路以太网继电器模块PoE供电Modbus RTU TCP 物联网树莓派PICO键盘 USB机箱副屏树莓派USB摄像头 Jetson Nano USB摄像头树莓派pico 2圆形LCD 1.28寸触摸显示屏 RP2350 QMI8658 树莓派5散热外壳斑梨 ESP32-S3-WROOM-1-N8R8 N16R8 树莓派串口树莓派RP2040 LCD WIFI蓝牙开发板 Milk-V Duo 64MB USB TO RS485 BG95 M3 Zero QuecPython EVB LTE EGPRS GNSS定位 Arduino SSD1357 桌面摆件 ESP32 C3迷你 USB摄像头