外设模块参考说明

本文列出已在Muse Pi Pro上调试过的硬件模块及使用说明，可供开发者参考。

1. 环境搭建

（1）安装系统依赖

sudo apt update
sudo apt install -y libopenblas-dev \
                    python3-dev \
                    python3-venv \
                    libcjson-dev libasound2-dev

（2）安装python依赖

设置python pip源：

pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
pip config set global.extra-index-url https://git.spacemit.com/api/v4/projects/33/packages/pypi/simple

创建虚拟环境：

python3 -m venv ~/hwenv
source ~/hwenv/bin/activate

在虚拟环境中安装python依赖：

pip install gpiozero==2.0.5
pip install lgpio==0.2.2.0
pip install pyserial
pip install smbus

（3）下载示例代码

cd ~
git clone https://github.com/wangannyi/riscv-competitions.git

2. 设备引脚布局

Muse Pi Pro开发板引脚示意图如下所示：

3. USB转串口设置

3.1 USB转串口设备映射规范

所有硬件模块均通过USB转串口设备与开发板连接，系统自动识别并映射以下芯片型号：

CH343系列芯片 → /dev/ttyACM*（CDC-ACM协议设备）
CH340系列芯片 → /dev/ttyUSB*（标准USB串行设备）

3.2 权限配置指南

（1）创建UDEV规则文件

执行以下命令配置通用权限规则：

# 配置CH343设备权限（ttyACM*）
sudo tee /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules <<<'KERNEL=="ttyACM*", MODE="0666"'

# 配置CH340设备权限（ttyUSB*）
sudo tee /etc/udev/rules.d/100-usb-serial.rules <<<'KERNEL=="ttyUSB*", MODE="0666"'

（2）应用配置变更

# 重新加载规则并触发设备更新
sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger

（3）查看权限是否生效

# 查看CH343系列串口设备
ls -al /dev/ttyACM* 
# 输出应该类似：
# crw-rw-rw- 1 root dialout 166, 0  1月17日 17:56 /dev/ttyACM0

# 查看CH340系列串口设备
ls -al /dev/ttyUSB*
# 输出应该类似：
# crw-rw-rw- 1 root dialout 166, 0  1月17日 17:56 /dev/ttyUSB0

4. 硬件模块参考列表

在进行硬件模块调试之前，请先进行环境搭建和USB转串口设置。

4.1 ToF激光雷达测距传感器

ToF（Time of Flight，飞行时间）激光雷达是一种基于光脉冲飞行时间原理的非接触式测距传感器，通过测量激光发射到目标物体并反射回来的时间差，计算目标距离。

4.1.1 官网资料

产品资料参考：https://www.waveshare.net/wiki/TOF_Laser_Range_Sensor_Mini

4.1.2 UART使用示例

（1）硬件连接

ToF激光雷达通过USB串口设备与开发板连接如图所示：

（2）确认串口信息

连接好之后，执行下述命令查看设备是否存在以及权限是否正确：

查看CH343系列串口设备：

ls -al /dev/ttyACM*

查看CH340系列串口设备：

ls -al /dev/ttyUSB*

（3）设备测试

进入虚拟环境运行测试脚本：

source ~/hwenv/bin/activate
cd ~/riscv-competitions/TOF_Laser_Range_Sensor_demo/python/UART/example
python main.py

查看输出结果如图所示：

4.2 红外测温模块

红外测温模块基于红外辐射定律（普朗克黑体辐射定律），通过检测物体表面发射的红外能量，结合环境温度补偿，计算得出目标温度。

4.2.1 规格书

规格书下载：安服优红外测温模块规格书

4.2.2 通信协议

通信协议参考：安服优红外测温模块通信协议

4.2.3 UART使用示例

（1）硬件连接

上电之后，红外测温模块通过USB串口设备与开发板连接如图所示：

（2）确认串口信息

连接好之后，执行下述命令查看设备是否存在以及权限是否正确：

查看CH343系列串口设备：

ls -al /dev/ttyACM*

查看CH340系列串口设备：

ls -al /dev/ttyUSB*

（3）设备测试

进入虚拟环境运行测试脚本：

source ~/hwenv/bin/activate
cd ~/riscv-competitions/infrared_temperature_demo/
python main.py

查看输出结果如图所示：

（4）切换体温和物温模式

测人体体温：

 python switch_to_body.py
 python main.py

测物体温度：

python switch_to_object.py
python main.py

4.3 RGB-LED

RGB-LED（红绿蓝LED）是一种能够发出红色、绿色和蓝色光的多色 LED 灯。它由三个独立的 LED 元件组成，每个元件分别控制红、绿、蓝三种颜色的光。通过调节这三种颜色的亮度，组合出不同的颜色，广泛应用于显示、指示灯、照明和装饰等领域。

4.3.1 gpiozero库介绍

树莓派中通常采用RPi.GPIO库来控制GPIO引脚。由于Bianbu Star系统尚未移植RPi.GPIO库，因此提供gpiozero库来控制引脚输出。

gpiozero库是一种高层次的Python库，简化了硬件接口的使用，非常适合用于教育和开发。

更多信息可以参考 Bianbu 官网：从 Python 使用 GPIO

4.3.2 引脚控制用例

（1）硬件连接

RGB-LED 彩灯与开发板的连接方式如下图所示：

GPIO-71引脚连接B引脚（控制蓝灯）
GPIO-72引脚连接G引脚（控制绿灯）
GPIO-73引脚连接R引脚（控制红灯）

（2） LED控制用例

进入虚拟环境运行测试脚本：

source ~/hwenv/bin/activate
cd ~/riscv-competitions/led
python led.py

启动程序之后，彩灯会循环地闪烁红灯、绿灯、蓝灯。

4.4 数码管

数码管（又称七段显示器）是一种广泛用于显示数字或字母的电子显示设备。它由七个独立的发光二极管（LED）组成，通常排列成数字“8”形状。每个 LED 对应一个显示段，通过点亮不同的组合显示数字 0 - 9 以及一些字母。

4.4.1 产品参考资料

本案例使用4位数码管，产品说明请参考淘宝链接详情页：数码管产品参考资料

4.4.2 UART试用示例

（1）硬件连接

数码管通过UART与开发板连接如图所示：

（2）确认串口信息

连接好之后，执行下述命令查看设备是否存在以及权限是否正确：

查看CH343系列UART设备：

ls -al /dev/ttyACM*

查看CH340系列UART设备：

ls -al /dev/ttyUSB*

（3）设备测试

进入虚拟环境运行测试脚本：

source ~/hwenv/bin/activate
cd ~/riscv-competitions/digital_tube
python digital_serial.py

启动程序之后，数码管会依次显示11、345、66、78数字。

4.5 二维云台舵机

二维云台舵机（2D Pan-Tilt Servo）是一种用于精确控制相机或其他设备在水平方向（俯仰）和垂直方向（左右）上的运动的机械系统。通常应用于无人机、机器人、监控摄像头、卫星通讯设备等领域，通过实时调整设备的视角获取目标对象的图像或数据。

4.5.1 技术参考资料

测试的二维云台采用高性能伺服电机驱动，可通过PWM信号实现精确角度控制。

详细技术参数和API文档可参考：GPIO Zero Servo官方文档

幻尔二维云台参数说明请参考：幻尔二维云台商品详情

4.5.2 PWM使用示例

（1）硬件连接指南

电源连接：

伺服电机红色电源线 → 开发板5V输出引脚
伺服电机黑色/棕色地线 → 开发板GND引脚

信号连接：

伺服电机橙色/白色信号线 → 控制伺服的GPIO引脚

对照第2章的引脚图，开发板与云台的连接如图所示，信号线（橙色）连接到GPIO-73号引脚：

（2）设备测试

进入虚拟环境运行测试脚本：

source ~/hwenv/bin/activate
cd ~/riscv-competitions/steering_gimbal
python base_control.py

查看输出结果如图所示：

根据提示输入[-1,1]之间的浮点数即可控制舵机在最小位置和最大位置之间的运动。

5. I2C使用说明

I2C的工具在： ~/riscv-competitions/dev-tools/i2ctools

cd ~/riscv-competitions/dev-tools/i2ctools

5.1 可用的I2C引脚

I2C-3 与 I2C-4 为可用状态，对应如下：

5.2 查看当前有哪些 I2C 总线

sudo ./i2cdetect -l

输出如下：

i2c-3        i2c               spacemit-i2c-adapter                    I2C adapter
i2c-1        i2c               spacemit-i2c-adapter                    I2C adapter
i2c-8        i2c               spacemit-i2c-adapter                    I2C adapter
i2c-4        i2c               spacemit-i2c-adapter                    I2C adapter
i2c-2        i2c               spacemit-i2c-adapter                    I2C adapter
i2c-0        i2c               spacemit-i2c-adapter                    I2C adapter
i2c-9        i2c               spacemit-i2c-adapter                    I2C adapter
i2c-5        i2c               spacemit-i2c-adapter                    I2C adapter

5.3 查看某个总线上连接的设备

硬件连接如图：

sudo ./i2cdetect -yr 4

其中 3 是总线编号（比如 I2C-4），你可以选择3或者4。

输出类似：

1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
         -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
-- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- -- 
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1. 环境搭建​

2. 设备引脚布局​

3. USB转串口设置​

3.1 USB转串口设备映射规范​

3.2 权限配置指南​

4. 硬件模块参考列表​

4.1 ToF激光雷达测距传感器​

4.1.1 官网资料​

4.1.2 UART使用示例​

4.2 红外测温模块​

4.2.1 规格书​

4.2.2 通信协议​

4.2.3 UART使用示例​

4.3 RGB-LED​

4.3.1 gpiozero库介绍​

4.3.2 引脚控制用例​

4.4 数码管​

4.4.1 产品参考资料​

4.4.2 UART试用示例​

4.5 二维云台舵机​

4.5.1 技术参考资料​

4.5.2 PWM使用示例​

5. I2C使用说明​

5.1 可用的I2C引脚​

5.2 查看当前有哪些 I2C 总线​

5.3 查看某个总线上连接的设备​

1. 环境搭建

2. 设备引脚布局

3. USB转串口设置

3.1 USB转串口设备映射规范

3.2 权限配置指南

4. 硬件模块参考列表

4.1 ToF激光雷达测距传感器

4.1.1 官网资料

4.1.2 UART使用示例

4.2 红外测温模块

4.2.1 规格书

4.2.2 通信协议

4.2.3 UART使用示例

4.3 RGB-LED

4.3.1 gpiozero库介绍

4.3.2 引脚控制用例

4.4 数码管

4.4.1 产品参考资料

4.4.2 UART试用示例

4.5 二维云台舵机

4.5.1 技术参考资料

4.5.2 PWM使用示例

5. I2C使用说明

5.1 可用的I2C引脚

5.2 查看当前有哪些 I2C 总线

5.3 查看某个总线上连接的设备