Raspberry Pi用AI Car Board　DKFA-05

コード番号:DKFA-05

Revision 3.1.1

Revision 3.1.0

外観

表

DonkeyBoard

裏

DonkeyBoard

※ピン番号は物理ピン番号になります。

特徴

本ボード搭載のPCA9685がESCやサーボを制御するためのPWM信号に変換し、より安定した信号を出力します。
最大8個の超音波センサー(HC-SR04)との接続をわかりやすくかつ確実なものとします。
有機ディスプレイによるRaspberry PiのIPアドレスなどの情報を表示
I2Cバス拡張コネクタ付き
フュージョンセンサーモジュール（BNO055）が簡単に拡張できます。（別売）
細いピンヘッダご使用の場合は、細ピン対応のピンソケットをご使用ください（別売）

注意

ラズベリーパイと本基板との意図しない電気的な接触を防ぐため、ご使用には必ず市販のスペーサーまたは、キット付属のスペーサー４本をご使用下さい。

注意

超音波距離センサーとの接続は適切なケーブル長さがある市販のものをお使いください。コネクタのピンの変形を防ぐため、力まずなるべく垂直に接続して下さい。接点不良の原因となります。

使用できるRaspberry Pi

対象ボード
Raspberry Pi 3B＋	対応
Raspberry Pi ４	対応
Raspberry Pi 5	ーーーー

回路図

画像をダウンロードしてください。

実装図

表

裏

DKFA-05　BOM

Quantity	Reference	Name	Model	Vender
4	C1,6,7,8	セラミックコンデンサ　10uF 0603 X5R
4	C2,3,4,5	セラミックコンデンサ　1uF 0603 Y5V
1	CON1	40pin (2×20) ピンソケット	FH-2x20SG	秋月電子通商
1	CON3	JST PA 2mm 4pin コネクタ	S04B-PASK-2 (LF)(SN)	日本圧着端子製造
1	D1	小信号汎用ダイオード 100V 2A	1N4148W	Diodes Incorporated
1	FAN	2.54mm ピッチピンヘッダ各1列１極 (赤、黒)
8	HC1~8	2.54mm ピッチピンヘッダ１列8極 (赤、白、黄色、黒)
1	IC1	16チャンネル, 12ビット PWM Fm+ I2CバスLEDコントローラー	PCA9685PW	NXP
1	JP1	2mm ピッチピンヘッダ3列１列３極及び 2mmジャンパーピン１個		秋月電子通商
3	PWM0,1	2.54mm ピッチピンヘッダ１列２極（白、赤、黒）
1	R3	DNP
1	R4	チップ抵抗　390K 5% 0.1W 0603
1	R5	チップ抵抗　10K 5% 0.1W 0603
1	R6	チップ抵抗　100 5% 0.1W 0603
10	R1,2,7,9,11,13,15,17,19,21	チップ抵抗　 220 5% 0.1W 0603
8	R8,10,12,14,16,18,20,22	チップ抵抗　 470 5% 0.1W 0603
1	U2	30 Pin 0.5mm Pitch Top Contact ZIF Connector,FPC Connector	ER-CON30HT-1	buydisplay
1	DISPLAY	128x64ドット0.96インチ青色OLEDディスプレイ	Blue 128x64 0.96" OLED Display w/Top Contact Connector FPC, SSD1306	buydisplay
2	BNO055	分割ロングピンソケット(細ピン用)　１列８極	FH2.54-40U1GF8.5-0.5	秋月電子通商

※BNO055なしモデルは、分割ロングピンソケット(細ピン用)　１列８極を付属しません。 ※予告なく仕様が変更されることがございます。

BNO055接続 I2Cからシリアルに変更

BNO055をI2C接続からシリアル接続に変更するとより安定した値が得られます。

AWG30の単線かより線の線材とAWG30があるストリッパーを用意します。

半田吸い取りなどで、BNO055モジュールはJ５をオープンにしてJ3とJ4とショートにします。

※I2C出力はJ4,J5をショート

黄色い丸ところで、I2Cの線を切断します。

カッターナイフでI2Cの通信線のみ切断します。

物理ピン８番、物理ピン１０番を半田吸い取り線で取り除きます。

ストリッパーで１cmほど剥きます。

配線をピンセット等でピンを巻き込んで半田します。

それぞれのスルーホールに半出します。

ラズパイ側８ピン TX<-->BNO055モジュール 4ピン　SCL（RX）

ラズパイ側１０ピン RX<-->BNO055モジュール　３ピン　SDA（TX）

モジュールを装着しずれて挿入していないか確認します。

確認ができましたら、ラズパイの電源を入れます。

1	`sudo raspi-config`

３番のInterface Optionsを選択します。

I6を選択します。

Noを選択します。

Yesを選択します。

再起動します。

1	`sudo reboot`

BNO055の制御ライブラリをインストールします。

1	`pip3 install adafruit-circuitpython-bno055`

使用可能なシリアルポートを調べる。

1	`ls /dev/tty*`

1	`ls /dev/serial*`

シリアル接続サンプルコード

オイラー角を確認するコードです。

# SPDX-License-Identifier: MIT
# Copyright (c) 2017 Adafruit Industries
#
# This software is provided "as is", without warranty of any kind.
# See the MIT License for details: https://opensource.org/licenses/MIT
import time
import serial
import adafruit_bno055

def initialize_sensor(port="/dev/serial0", baudrate=115200, retries=5):
    for attempt in range(1, retries + 1):
        try:
            uart = serial.Serial(port, baudrate=baudrate, timeout=5, writeTimeout=5)
            sensor = adafruit_bno055.BNO055_UART(uart)
            return sensor
        except RuntimeError as e:
            if "UART write error: 7" in str(e):
                print(f"Initialization attempt {attempt} failed with BUS_OVER_RUN_ERROR. Retrying...")
                time.sleep(0.5)  # 少し待機して再試行
            else:
                raise
    raise RuntimeError("Exceeded maximum retries for sensor initialization.")

sensor = initialize_sensor(port="/dev/serial0")
print("Sensor initialized successfully.")

while True:
    try:
        euler = sensor.euler  # (heading, roll, pitch)
        print("Euler angles:", euler)
    except RuntimeError as e:
        if "UART" in str(e):
            print("UART error during sensor read:", e)
            time.sleep(0.1)
            continue
        else:
            raise
    time.sleep(0.001)

リセット回路を使う

BNO055のリセットを使用するのには本基板裏面のR3を0Ω抵抗を実装するか金属ピンなどで半田してショートさせます。（デフォルトR3はオープン）

# SPDX-License-Identifier: MIT
# Copyright (c) 2017 Adafruit Industries
#
# This software is provided "as is", without warranty of any kind.
# See the MIT License for details: https://opensource.org/licenses/MIT
import time
import board
import digitalio
import serial
import adafruit_bno055

# ----- センサーリセット用関数（GPIO4を使用） -----
def sensor_reset():
    # GPIO4 (board.D4) をリセットピンとして設定
    rst = digitalio.DigitalInOut(board.D4)
    rst.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
    # リセットパルスを発行：Low 10ms → Highに戻し、その後2秒待機
    rst.value = False
    time.sleep(0.01)  # 10ms Low
    rst.value = True
    time.sleep(2)     # センサー起動待機（2秒）
    return

# ----- センサー初期化用関数（UART経由、再試行付き） -----
def initialize_sensor(port="/dev/serial0", baudrate=57600, retries=5):
    for attempt in range(1, retries + 1):
        try:
            # UARTポートを初期化
            uart = serial.Serial(port, baudrate=baudrate, timeout=5, writeTimeout=5)
            # BNO055をUART経由で初期化
            sensor = adafruit_bno055.BNO055_UART(uart)
            return sensor
        except RuntimeError as e:
            if "UART write error: 7" in str(e):
                print(f"初期化試行 {attempt} 回目でエラー発生: {e}")
                print("1秒待機して再試行します…")
                time.sleep(1)
            else:
                raise
    raise RuntimeError("センサー初期化の再試行回数を超えました。")

# ----- メイン処理 -----
# 1. センサーリセット（GPIO4でハードウェアリセット）
sensor_reset()

# 2. UART経由でセンサーを初期化（再試行付き）
try:
    sensor = initialize_sensor(port="/dev/serial0", baudrate=57600, retries=5)
except RuntimeError as err:
    print("センサー初期化に失敗しました:", err)
    raise

# 初期化完了後、さらに1秒待機（必要に応じて調整）
time.sleep(1)
print("センサー初期化完了。")

# 3. 1秒間に100回（約10ms間隔）センサーからオイラー角を読み出すループ
print("Time(s), Heading, Roll, Pitch")
start_time = time.monotonic()
while True:
    try:
        current_time = time.monotonic() - start_time
        euler = sensor.euler
        if euler is not None:
            heading, roll, pitch = euler
        else:
            heading, roll, pitch = (None, None, None)
        print(f"{current_time:.3f}, {heading}, {roll}, {pitch}")
    except RuntimeError as e:
        print("読み出し中エラー:", e)
    time.sleep(0.01)  # 約10ms待機 → 1秒間に約100回読み出し

Raspberry Pi用AI Car Board DKFA-05