Grove kompatible Hardware für Arduino (oder Raspberry Pi)
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Dezember 2020
Im Arduino-Umfeld ist es üblich, dass mit wenigen Bauteilen schnell Projekte realisiert werden sollen. Die Verbindungsmöglichkeit mit konventioneller Hardware ist jedoch teilweise fehleranfällig und manchmal kommt Frust auf. Abhilfe schaffen Standards oder ein System.
Das Grove-System ist so ein Ansatz. Es besteht aus verschiedenen vordefinierten Modulen (Sensoren, Aktoren, etc.). Viel wichtiger ist aber, dass durch das Plug-and-play-Prinzip und einer Standardschnittstelle eine einfache und schnelle Verkabelung möglich ist. Diesbezüglich ist das Grove-System insbesondere für das schnelle und fehlerfreie Prototyping von Vorteil.
Die Idee hinter dem Grove-System fand ich so gut, dass ich mich entschlossen habe, vorhandene Boards, die teilweise aus unterschiedlichen Quellen stammen (also nicht kompatibel sind), so anzupassen, dass diese sich in das Grove-System einfügen.
Ein Adapter verwandelt ein standardmäßiges Board mittels Grove-Stecker in ein Systemkompatibles Board. Anders, als sonst im Arduino Umfeld üblich, kommen ausschließlich Kabel und Stecker aus dem Grove-System zum Einsatz.
Jede Kategorie hat in der Regel ein oder zwei Datenleitungen, eine Verbindung zur Versorgungsspannung und eine Verbindung zu Masse.
Die Länge der Kabel beträgt typischerweise ca. 20 cm, wobei jedes Kabel immer vier Leitungen hat und jede Leitung eine definierte Farbe. Module, die nur eine Datenleitung nutzen, haben i.d.R. beim weißen Kabel die Bezeichnung NC (no connection).
| Pin | Farbe | Bezeichnung | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|---|---|
| 4 | gelb | Leitung n | Pin 1 | RX |
| 3 | weiß | Leitung n+1 | Pin 2 | D1 |
| 2 | rot | V | Vers.-Spannung (VCC) | 3,3V |
| 1 | schwarz | G | Masse (GND) | 0V |
Tab: Farbenlehre
Kabellängen
Damit man einheitlich verkabeln kann, hat im Grove-System jeder Stecker 4 Anschlüsse. Der 4-polige Stecker ist immer der gleiche. Der Pin-Abstand beträgt 2mm (ein echter Nachteil).
| Schnittstelle | Beispiel (Pin 4-1) |
|---|---|
| Digital | D2,D3,V,G |
| Analoge Eingänge | A0,A1,V,G |
| Analoge Ausgänge (PWM) | ~D3,D4,V,G |
| UART | RX,TX,V,G |
| I2C-Bus | SCL,SDA,V,G |
Tab: Standardschnittstellen
Die zu den Modulen gehörende Platinen besitzen standardisierte Abmessungen im Raster von 2 x 2cm. Aktuell sind fünf Größen definiert:
| Größe | Abmessung |
|---|---|
| 1X1 | 20x20 mm |
| 1X2 | 20x40 mm |
| 1X3 | 20x60 mm |
| 2X2 | 40x40 mm |
| 2X3 | 40x60 mm |
Tab: Modulabmessungen