使用Raspberry Pi Zero和Raspberry Pi Hat轻松进行电子制作！

 

大家好，我是吉田！
我们将使用小巧的Raspberry Pi Zero来制作便携式移动设备和可穿戴设备。Raspberry Pi家族里还有一款称为“Hat”的硬件,通过Hat可以进行功能扩展，而且其形状和Raspberry Pi完全匹配，因此我们将用它来制作一些简单方便的小作品。
在第1篇中，我将使用Seeed ReSpeaker 2-Mics Hat，通过这款Hat可以轻松地将麦克风、扬声器、按钮等部件安装在Raspberry Pi Zero上。

1.准备好Raspberry Pi Zero

Raspberry Pi Zero与普通的Raspberry Pi（Model 3B）相比，其大小只有后者的1/3左右，CPU、内存稍有逊色，但是GPIO等数字输入输出功能处于同等水平。当然，两者都可以使用Python进行编程等操作。

虽然Raspberry Pi Zero上运行的OS是Raspbian，但是此次的电子作品不会用到Desktop等，所以我们将使用更为简单的Raspbian Lite。

要安装Raspbian Lite，需要先从官网下载OS镜像，并将其刻录到SD卡上。详细的操作方法可以参照“第41篇 表里如一，小巧轻便！在CUI环境中运行Raspberry Pi Zero”。

通过SSH（Secure Shell）远程连接Raspberry Pi Zero。

Raspbian Lite的主目录（/home/pi/）中没有默认的文件/文件夹，我们需要事先创建一个用来存放这次要用到的程序的Programs文件夹。

2.开始使用Raspberry Pi Hat（ReSpeaker）

Raspberry Pi Zero体积小，且和常规的Raspberry Pi一样，GPIO引脚都是40个。但是，因为只有一个微型USB端口，没有音频接口，所以添加硬件需要费点心思。

此时，如果使用扩展板“Raspberry Pi Hat”，则可以轻轻松松的完成功能扩展，实现自己想要的效果。Raspberry Pi Hat扩展板尺寸方面和Raspberry Pi Zero完全匹配，且相关厂商均有推出该类产品。

在本篇中，我想使用Seeed公司的“ReSpeaker” Raspberry Pi Hat来制作电子作品。
ReSpeaker的麦克风和音频接口作为标配自带按钮和LED，可以对Raspberry Pi Zero的功能进行有效补充。另外还有两个不用焊接就可以直接安装传感器的Grove接口，具有一定的扩展性。

首先，在不通电的状态下，将准备好的ReSpeaker安装在Raspberry Pi Zero上。

 

对准40引脚，从上往下缓缓插入。它的尺寸与Raspberry Pi Zero完美契合！

接下来给Raspberry Pi通电，安装ReSpeaker的驱动程序。
Seeed的下述网页上有详细的安装方法，按照步骤进行安装即可。
http://wiki.seeedstudio.com/ReSpeaker_2_Mics_Pi_HAT/

先下载源代码。

运行源代码中的安装脚本。

安装完成后重启，先确认声音情况。
可以通过aplay对扬声器进行确认，通过arecord对麦克风进行确认。

因为ReSpeaker自带按钮和LED，所以我们需要提前激活其功能。它们也需要库文件，并需要下载源代码。

让我们在其中运行示例脚本。

怎么样？中间的3颗LED按顺序亮起来了吧。

3.组装成小型设备

为了控制设备整体尺寸，我们使用小型的LiPo电池给Raspberry Pi Zero供电。照片中由跳线连接的部分是可以通过外部电源供电的，所以我们需要在这里焊上引脚，再装上滑动开关，这样就就能对Raspberry Pi进行ON/OFF控制了。

安装好之后，将其放入Raspberry Pi Zero外壳。外壳上原本开了一个用来装摄像头的孔，我们需要调整位置，确保通过该孔可以看到LED。同时，也需要确保图片上左侧的按钮位于可以按压的位置上。

这样，ReSpeaker上自带的按钮就能正常使用了。ReSpeaker上的按钮连接的是GPIO17引脚，所以我们需要编写一个相应的程序。

[button.py]

import RPi.GPIO as GPIO #ラズパイ上の40ピンGPIOを操作する為のライブラリ
import time
from pixels import pixels #ReSpeaker上のLED用のライブラリ
BUTTON = 17 #ReSpeaker上のボタンはGPIO17
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(BUTTON, GPIO.IN)

while True:
    state = GPIO.input(BUTTON)
    if state:
        pixels.off() #押していない時はLED、表示もoffにする
        print("off")
    else:
        pixels.wakeup() #押すとLED、表示をonにする
        print("on")
    time.sleep(1)

现在，按下按钮，LED就能发光了。

4.制作成Dash按钮

如果仅仅会发光，那还是不够有趣，所以我们接下来把它制作成Dash按钮吧（一种简单的IoT按钮，只需按一下，就能实现下单等功能）。

做好之后，贴在冰箱上，只要按一下按钮，就能拜托别人帮忙，这种按钮怎么样啊？比如，按一下按钮，将购物清单发给下班回家路上的另一半，并且发送LINE消息，“紧急求助！请买这些东西！”等等。

购物清单的制作方法如下：先在智能手机或者浏览器上，①进入Google购物清单，使用Google账号进行登录。② 在这里可以随时追加自己想要购买的商品。③ 点击右上角的图标，添加要分享此列表的人员（家庭成员等）。

然后，将该链接粘贴在后文提到的IFTTT上，就可以在发送LINE消息时，自动分享购物清单。
再搭配网络服务平台IFTTT，就能轻轻松松地实现Raspberry Pi和LINE的关联。

通过IFTTT网站创建新的小程序，并选择“Webhooks”作为触发器。
再为所执行的操作设一个特定的名字，也就是Event name。（此时需要设为zero_line）。
创建完成下图所示的IFTTT小程序之后，点击Webhook的图标。

这时，Webhooks settings界面就打开了，记录好里面的URL部分。其中，use/之后的部分就是用来调用该APP的Webhook key。

将其结果关联至LINE。创建例如“Raspberry Pi Zero消息”这样的接收人群组，将Line Notify用户以及发送对象（接收人）加入至该群组。

接下来，再简单的制作如下所示的调用IFTTT的程序。
在Event name处粘贴刚刚设定的事件名，即zero_line，在Webhooks key处粘贴刚刚记录下来的key。
[ifttt_line.py]

import requests
IFTTT_URL = 'https://maker.ifttt.com/trigger//with/key/'
IFTTT_KEY = ''
requests.post(IFTTT_URL + IFTTT_KEY, json = {'value1':'aaa', 'value2':'bbb', 'value3':'https://shoppinglist.google.com'})

运行该程序，设定好的消息应该就能成功发送至LINE了。

最后实现了与按钮之间的关联、且可以发送LINE消息的程序就是这个样子，仅供大家参考！

[button_line.py]

# _*_ coding: utf-8 _*_
import RPi.GPIO as GPIO #ラズパイ上の40ピンGPIOを操作する為のライブラリ
import time
from pixels import pixels #ReSpeaker上のLED用のライブラリ
import requests
IFTTT_URL = 'https://maker.ifttt.com/trigger//with/key/'
IFTTT_KEY = ''
BUTTON = 17 #ReSpeaker上のボタンはGPIO17
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(BUTTON, GPIO.IN)

while True:
    state = GPIO.input(BUTTON)
    if state:
        pixels.off() #押していない時はLED、表示もoffにする
        print("off")
    else:
        requests.post(IFTTT_URL + IFTTT_KEY, json = {'value1':'ダッシュでお願い！',  'value2':'ちゃんと見てね↓'})
        pixels.wakeup() #押すとLED、表示をonにする
        print("IFTTT LINE done!")
        time.sleep(1)
    time.sleep(1)

这样，我们就不用动程序，只要变更IFTTT的设置，就能实现LINE消息的内容和收件人同步反映。
在形状方面，做成钥匙扣形状，让小朋友随身携带也是一个不错的选择。想象一下，只要轻轻一按，就能完成像“培训班下课了！快来接我吧！”这样的消息发送，是不是很方便啊。当然，需要确保培训班等使用场所可以连入WIFI网络。

此外，如果在按钮上贴上相应的贴纸，还可以各个按钮的功能和效果将变得一目了然！请一定要在家里和户外尝试一下。

4.总结

从本篇开始，我们将陆陆续续使用小型的Raspberry Pi、Raspberry Pi Zero，制作一些小巧轻便的电子作品。
通过使用Raspberry Pi Hat，可以轻轻松松地完成硬件的增加和功能的扩展，这样就可以大幅扩大我们可制作的电子作品的范围。
此外，因为自带了按钮、LED、音响等部件，所以按了Dash按钮之后，能够立即以声音等形式进行提醒。

在下一篇中，我将使用无需焊接就能在Raspberry Pi Zero上添加传感器等部件的Grove，来进一步丰富电子作品的功能，敬请期待！

(吉田)

 

 

本系列连载的内容

第1篇：使用Raspberry Pi Zero和Raspberry Pi Hat轻松进行电子制作！（本篇）
第2篇：使用Grove传感器制作环境检测设备
第3篇：制作声控多功能遥控器！
第4篇：制作小屏智能手表！