รู้จัก Build HAT และการติดตั้งกับ Pi 4

 

บทที่ 4: “รู้จัก Build HAT และการติดตั้งกับ Pi 4”

 

หลังจากที่ได้เตรียมระบบปฏิบัติการและเครื่องมือพื้นฐานสำหรับพัฒนาโปรแกรมบน Raspberry Pi 4 เป็นที่เรียบร้อยแล้ว ขั้นตอนต่อไปที่สำคัญคือการเพิ่มศักยภาพให้หุ่นยนต์ของคุณด้วย Build HAT ซึ่งเป็นบอร์ดขยายที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเชื่อมต่อกับมอเตอร์และเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ของ LEGO

ในบทนี้ จะนำเสนอภาพรวมของ Build HAT จุดเด่นและข้อดีที่ตอบโจทย์งาน Maker อธิบายวิธีการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์และฟีเจอร์หลักที่รองรับ พร้อมทั้งแนะนำขั้นตอนการติดตั้งไลบรารีที่จำเป็นบน Raspberry Pi 4 (Ubuntu) เพื่อให้คุณสามารถเริ่มต้นทดลองใช้งานและพัฒนาโครงการหุ่นยนต์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

แล้ว Raspberry Pi Build HAT คืออะไร?

 

 

Build HAT (Hardware Accessory for Teaching) คือบอร์ดเสริมที่ออกแบบโดย Raspberry Pi Foundation เพื่อให้ Raspberry Pi สามารถเชื่อมต่อและควบคุมอุปกรณ์ LEGO® Technic ได้โดยตรง เช่น มอเตอร์ (Spike Prime/Powered Up) และเซนเซอร์ต่าง ๆ ที่ใช้พอร์ต LPF2 แบบเดียวกับ LEGO® Hub

 

 

จุดเด่นและข้อดีของ Raspberry Pi Build HAT

• เชื่อมต่อ LEGO ได้หลากหลาย รองรับมอเตอร์และเซนเซอร์จากชุด LEGO Technic, Spike และ Powered Up
• เสียบง่าย ไม่ต้องดัดแปลง ใช้พอร์ต LPF2 มาตรฐาน (จำนวน 4 พอร์ต) เสียบสาย LEGO ได้ทันที
• เขียนโปรแกรมด้วย Python บน Raspberry Pi ได้โดยตรง ใช้ไลบรารี buildhat ในภาษา Python ไม่ต้องลงเฟิร์มแวร์หรืออัปโหลดโค้ดไป Hub
• รองรับการต่อวงจร/เซนเซอร์ภายนอกเพิ่มเติม บอร์ด Raspberry Pi มี GPIO สำหรับ I2C และ digital input/output เพิ่มเติม
• ต่อยอดกับ IoT และ AI ได้ง่าย เพราะรันบน Raspberry Pi ที่เป็น Linux เต็มรูปแบบ

 

 

รายละเอียด Hardware: Raspberry Pi Build HAT

1. ข้อมูลทั่วไป

• ชื่อเต็ม Raspberry Pi Build HAT (Hardware Attached on Top)
• ขนาด 65mm x 56mm
• น้ำหนักประมาณ 20 กรัม
• การติดตั้งเป็นการเสียบตรงกับ GPIO 40-pin header ของ Raspberry Pi (Pi 4, Pi 3, Pi Zero ที่มี 40-pin)

 

2. ส่วนประกอบและพอร์ตสำคัญ

ส่วนประกอบ	รายละเอียด
LEGO Ports (LPF2)	4 พอร์ต (A, B, C, D) รองรับการเชื่อมต่อมอเตอร์และเซนเซอร์ LEGO® Technic, SPIKE, Powered Up, Mindstorms
Power Jack (DC IN)	แจ็คไฟ 2.1mm สำหรับจ่ายไฟ DC 7.2 - 8.5V ให้กับ Build HAT และอุปกรณ์ LEGO®
GPIO Connector	40-pin header มาตรฐาน Raspberry Pi
Status LEDs	ไฟ LED 2 ดวง: PWR (แสดงสถานะไฟเลี้ยง), ACT (แสดงสถานะการทำงาน)
Protection Circuit	มีวงจรป้องกันกระแสเกิน (Overcurrent Protection) และไฟย้อนกลับ (Reverse Polarity)

 

3. กำลังไฟฟ้า

• รองรับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า 7.2 – 8.5VDC (ควรใช้ Adapter ที่ให้มาพร้อมบอร์ดหรือแหล่งจ่ายไฟที่เสถียร)
• ขนาดหัวแจ็ค DC barrel jack 2.1mm
• จ่ายไฟให้มอเตอร์รวมสูงสุดประมาณ 2A (ขึ้นกับแหล่งจ่ายไฟที่ใช้)
• สามารถขับมอเตอร์หลายตัวพร้อมกัน แต่ต้องไม่เกินกำลังไฟสูงสุด

4. GPIO 40-pin connector

• ใช้ติดตั้ง Build HAT กับ Pi แบบ HAT มาตรฐาน
• สามารถใช้งาน GPIO อื่น ๆ ของ Pi ได้ด้วย (บางพินถูกใช้งานโดย Build HAT)

5. Onboard Microcontroller Raspberry Pi RP2040 รับคำสั่งจาก Raspberry Pi ผ่าน UART/GPIO และจัดการ low-level hardware เช่น มอเตอร์, เซนเซอร์

 

การติดตั้ง Raspberry Pi Build HAT บน Raspberry Pi 4

Raspberry Pi Build HAT ถูกออกแบบมาให้ติดตั้งกับ Raspberry Pi ได้ง่ายและสะดวก ไม่ต้องใช้สายแพหรืออุปกรณ์เสริมพิเศษ แค่ “วาง–เสียบ–ขันน็อต” ก็พร้อมใช้งานทันที

 

วิธีติดตั้ง

1. วางบอร์ด Build HAT ให้ขา GPIO ตรงกับ 40-pin header บน Raspberry Pi 4
2. กดบอร์ดลงให้แน่นจนขา GPIO เสียบสนิท
3. ใช้น็อตยึดมุมทั้ง 4 จุด เพื่อให้บอร์ดติดแน่นกับตัว Pi (ช่วยให้ใช้งานและเคลื่อนย้ายปลอดภัยมากขึ้น)

 

 

หลังจากที่เราได้เรียนรู้และลงมือประกอบ Build HAT เข้ากับ Raspberry Pi 4 อย่างถูกต้อง ทั้งการวางบอร์ด เสียบขา GPIO และยึดน็อตทุกจุดเรียบร้อยแล้ว ตอนนี้ Raspberry Pi ของเราก็พร้อมสำหรับก้าวต่อไป นั่นคือการเตรียมซอฟต์แวร์ให้พร้อมใช้งานกับอุปกรณ์ LEGO Technic และทดลองเชื่อมต่อเป็นครั้งแรก