Matrix - Compact Kit B

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1 介绍

• Matrix - Compact Kit是一款紧凑、简洁的多功能开发者套件，该套件由一系列常用电气元件经过精心构建而成，色彩斑斓，资源丰富，包括了按键、LED、无源蜂鸣器、ADC、指南针、温度传感器、红外接收器、TFT等14种资源。该套件可以直接通过40pin排母和NanoPi、NanoPi2无缝对接，也适用于40Pin GPIO口的树莓派系列产品。除了丰富的板上资源以外，您还可以通过扩展的IO口外接模块，基于本产品开发出功能丰富的应用。

2 资源

Matrix - Compact Kit集成的元件如下

• 0.9 TFT LCD

• 轻触开关3个

• 5mm LED4个

• 无源蜂鸣器

• ADC

• 滑动变阻器

• 40pin排母

• 4pin排针---I2C接口

• 4pin排针---UART接口

• 3pin双排针---3.3V和GND

• 18B20温度传感器

• 红外接收器

• 3pin排座10个---3个模拟IO,7个数字IO(其中两个可复用为PWM,四个复用为SPI 接口)

• 指南针

3 特性

• PCB尺寸（mm）：

Matrix-Compact_Kit接口布局

• 40pin排母GPIO管脚定义

Pin#	Name	Pin#	Name
1	VDD_SYS_3.3V	2	VDD_5V
3	I2C0_SDA	4	VDD_5V
5	I2C0_SCL	6	DGND
7	GPIOB28	8	UART3_TXD
9	DGND	10	UART3_RXD
11	GPIOB29	12	GPIOB26
13	GPIOB30	14	DGND
15	GPIOB31	16	PWM2
17	VDD_SYS_3.3V	18	GPIOB27
19	SPI0_MOSI	20	DGND
21	SPI0_MISO	22	PWM0
23	SPI0_CLK	24	SPI0_CS
25	DGND	26	PWM1
27	I2C1_SDA	28	I2C1_SCL
29	GPIOC8	30	DGND
31	SPI2_CLK	32	GPIOC28
33	SPI2_CS	34	DGND
35	SPI2_MOSI	36	GPIOC7
37	SPI2_MISO	38	ALIVEGPIO2
39	DGND	40	ALIVEGPIO3

Matrix-Compact_Kit接口布局

• 30pin排针管脚定义

Pin#	Name	Pin#	Name	Pin#	Name
1	GND	2	VDD_5V	3	A1_PCF
4	GND	5	VDD_5V	6	A2_PCF
7	GND	8	VDD_5V	9	A3_PCF
10	GND	11	VDD_5V	12	D1_Pi11
13	GND	14	VDD_5V	15	D2_Pi26
16	GND	17	VDD_5V	18	D3_Pi16
19	GND	20	VDD_5V	21	D4_Pi19
22	GND	23	VDD_5V	24	D5_Pi21
25	GND	26	VDD_5V	27	D6_Pi23
28	GND	29	VDD_5V	30	D7_Pi24

18B20和红外接收接口布局

• 18B20和红外接收管脚定义

Pin#	Name	Pin#	Name	Pin#	Name
1	VDD_5V	2	GND	3	DATA
1	DATA	2	GND	3	VDD_5V

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：https://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• nanopi分支用于支持NanoPi；
• nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
• tiny4412分支用于支持Tiny4412；
• raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库

$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Compact_Kit和NanoPi 2：

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，测试程序位于install/usr/bin目录下，硬件驱动模块位于modules目录。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

5.3 拷贝测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

5.4 测试LCD显示

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令。

$ cd /modules
$ insmod fbtft_device.ko name=matrix-st7735s gpios=dc:58,reset:63,cs:59
$ sudo FRAMEBUFFER=/dev/fb-st7735s startx &

fbtft_device是LCD驱动，成功加载驱动后，可以看到LCD被清屏。
startx命令会将1寸屏作为桌面显示设备，运行效果如下：

5.5 控制LED

LED	CPU GPIO	Linux索引号	物理索引号
红色LED1	GPIOC10	74	33
绿色LED2	GPIOC9	73	31
蓝色LED3	GPIOC11	75	37
黄色LED4	GPIOC12	76	35

以LED1为例，执行以下命令控制LED：

$ cd /sys/class/gpio/
$ echo 74 > export
$ echo out > gpio74/direction
$ echo 1 > gpio74/value

1表示点亮LED1,0表示熄灭LED1。

5.6 读按键值

按键	CPU GPIO	Linux索引号	物理索引号
KEY1	GPIOC7	71	36
KEY2	ALIVEGPIO2	162	38
KEY3	ALIVEGPIO3	163	40

以KEY1为例，执行以下命令读取按键值：

$ cd /sys/class/gpio/
$ echo 71 > export
$ echo in > gpio71/direction
$ cat gpio71/value

当KEY1按下时value=0，KEY1弹起时value=1。

5.7 测试AD转换

执行以下命令获得Channel0的AD转换值：

$ cd /modules
$ insmod pcf8591.ko
$ matrix-adc

通过旋转可调电阻可以改变AD转换值，运行效果如下：

5.8 测试指南针

执行以下命令获得当前方向：

$ matrix-compass

通过改变开发板的朝向可以获得不同的方向值，运行效果如下：

5.9 测试温度传感器

参考下图连接模块Matrix-Compact_Kit和温度传感器DS18B20：

执行以下命令操作温度传感器：

$ cd /modules
$ insmod w1-gpio.ko
$ insmod w1_gpio_board gpio=72
$ matrix-temp_sensor

gpio=72表示使用引脚GPIOC8，72是该引脚在Linux里的索引号。
运行效果如下：

5.10 测试红外接收头

参考下图连接模块Matrix-Compact_Kit和红外接收头VS1833B：

执行以下命令操作红外接收头：

$ cd /modules
$ insmod matrix_ir_recv.ko gpio=92

gpio=92表示使用引脚GPIOC28，92是该引脚在Linux里的索引号。
成功加载驱动后，会在/dev/input/目录下生成一个event设备节点，这里假设生成的设备节点为event1。

开源软件input-utils可以读取event设备的数据，它的使用方法如下：

$ apt-get install input-utils
$ input-events 1

1表示读设备节点event1。

用一个普通的遥控器往模块发送数据，可看到运行效果如下：

5.11 通过Python控制

使用的Python版本为2.7.9。
在NanoPi2上直接克隆Matrix配件Python相关的代码仓库

$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix-python.git

克隆完成后会得到一个名为matrix-python的目录。

控制LED：

$ cd matrix-python/Matrix.GPIO
$ python setup.py install
$ python test/matrix_output.py 33

可以看到红色LED闪烁了一下。

读按键KEY1：

$ cd matrix-python/Matrix.GPIO
$ python setup.py install
$ python test/matrix_input.py 36

当KEY1按下时value=0，KEY1弹起时value=1。

测试AD转换：

$ cd matrix-python/modules
$ insmod pcf8591.ko
$ cd ../Matrix.pcf8591
$ python setup.py install
$ python test/matrix_adc.py

通过旋转可调电阻可以改变AD转换值。

测试指南针：

$ cd matrix-python/Matrix.I2C
$ python setup.py install
$ python test/matrix_compass.py

通过改变开发板的朝向可以获得不同的方向值。

10 相关资料

• [Schematic]()