用樹莓派打造環境監測器[01]：樹莓派的硬體們

Terrarium Sensor - This article is part of a series.

Part 1: This Article

前言 #

在瀏覽別人的植物部落格 ¹ 時，看見他用樹莓派監測溫濕度，並遠端控制燈光與風扇。
突然興起念頭，想用樹莓派做一個溫度警報器，監測到環境高於某個溫度時發送通知到手機。
平時也會把監測的數據記錄起來，做成圖表方便觀察季節變化。
因緣際會拿到樹莓派和一些零件，既然東西都有了那就來玩玩看吧。

在此之前沒有使用過樹莓派，有許多不懂的地方，只好從頭慢慢研究。
個人沒有相關背景，因此用字遣詞可能和學界、產業有落差，所以此系列不是好的參考資料。
寫這系列也只是想紀錄過程中學到的知識。

接下來分別介紹會用到的硬體與其介面。

樹莓派本體。
Zero 系列是樹莓派的輕便版本，許多接孔 (connector) 需要轉接器 (adapter) 轉成標準尺寸才能使用。
W 內建了 wifi 和藍芽，因此使用 wifi 透過 SSH 控制的無頭樹莓派 (headless Raspberry Pi) ² 是個好選擇。

為了節省空間使用了 miniHDMI。
若需要接螢幕可能需要 miniHDMI 轉 HDMI 的轉接器。

只能單純供電的接口。
透過 microUSB 連接，電壓應在 5-5.25V 範圍內。

只有這個孔能傳輸資料且供電。
支援 OTG 功能 ( On-The-Go)，大致上是接口兩邊的裝置，都能作為主機（提供電力，能主動控制連結）或週邊裝置（消耗電力）。

micro SD 卡就是插在這邊。
SD 卡作為儲存設備，需要燒錄作業系統。

樹莓派的重點，每個孔都有已經定義好的各種用途。
透過這個介面可以實現讀取/提供資料、供電等與外接設備互動的功能。

GPIO0 和 1 （Pin27 和 28）預留作別用，一般情況不要連接。

可在樹莓派 cli 中輸入 $ pinout 查詢接腳。
另外在 pinout.xyz 也有大致說明各接腳的功能。
sparkfun 也有比較 I2C vs UART vs SPI，對協定原理有興趣時也能看看。

將 GPIO pin 引出到麵包板，以避免頻繁插拔造成損壞。

用來感測溫濕度。

有分成四個 pin 的感測器 (sensor) 還有三個 pin 的模組 (module) 在販售。
如下圖，四個 pin 由左到右是電源 (VDD, 3-5.5V)、數據 (DATA)、沒用 (NULL)、接地 (GND)。
三個 pin 的話則是電源、數據、接地。

I2C 介面的光度感測器。

VCC：連接到電路的電壓，3.3-6V。
ADDR：Address select。設備會有預設的位址，在同個 I2C bus 上若有一樣的設備，位址會衝突，於是需要 ADDR 來更改設備的位址。只有一個 GY30，使用預設位址就好，拉去接地。
GND：Ground，接地。
SDA：I2C 傳輸數據的介面。
DVI：和 asynchronous reset 相關，手上的感測器沒有這個接腳，不用接。
SCL：I2C 傳輸時脈的介面。