Raspberry Pi：Sense HAT開箱介紹

很早很早以前，有個Astro Pi計畫，把Raspberry Pi送上太空，加上感測元件，開放讓學生提交想執行的程式，嘿，可惜外人也只能光看乾瞪眼而已，後來，該計畫搭配的擴充板Sense HAT，變成商品開始銷售。

除了Raspberry Pi板子、Sense HAT與官方相機模組，還有那看起來金剛不壞的外殼，真帥，可惜沒賣。

最近買了Sense HAT這塊擴充板，可搭配的板子有Pi 3 / Pi 2 / Model B+ / Model A+，我使用Pi 3，試試吧，雖然已經不新鮮囉，呵呵。
 
規格如下：

• 8×8 RGB LED矩陣
• 含5個按鈕的搖桿
• 溫度（temperature）感測器，0-65°C (Accurate ±2°C)
• 相對濕度（humidity）感測器，20-80% rH (Accurate ±4.5%, in 15-40°C ±0.5°C)
• 大氣壓力（barometric pressure）感測器，260 – 1260 hPa (Accurate ±0.1 hPa)
• 加速計（accelerometer），±2/4/8/16 (g)
• 磁力儀（magnetometer） ，±4/8/12/16 (gauss)
• 陀螺儀（gyroscope），±245/500/2000 (dps)
• 尺寸：65.1mm x 56.6mm x 13.9mm
• 重量：20.4g

開箱，紙盒的正面與背面。

厚厚的安全手冊，因為有各國語言，嘿，太不環保了吧。

六角隔離柱與螺絲。

拿出放在防靜電袋裡的Sense HAT，終於看到本尊了。一眼就可看到8×8的LED矩陣，其右邊有顆晶片標示著「ACCEL/GYRO/MAG」，再往右則標示著「PRESSURE」與「HUMIDITY」，嗯，沒找到溫度的字樣。右下角是搖桿。上方是要插入Pi板子的40針腳。四個角落各有一個裝設孔。

背面照。

硬體安裝，對準插入，沒什麼好說的。

若要更穩固，加裝六角隔離柱與螺絲。

開機，LED矩陣會發光。

接下來安裝軟體部分，首先更新套件清單：
$ sudo apt-get update

然後安裝Sense HAT的程式庫：
$ sudo apt-get install sense-hat

照理說應該也會啟動I2C，若無，請自己執行raspi-config設定組態。然後重開機：
$ sudo reboot

軟體架構如下圖，有C/C++程式庫（RTIMULib）的部份，也有Python程式庫（python-sense-hat）。

剛剛安裝的套件裡，已經包含許多範例程式，位於/usr/src/sense-hat/examples，底下指令可複製該子目錄到自己的家目錄裡：
$ cp -R /usr/src/sense-hat/examples/ ~/

有Python範例程式、也有C/C++的，後者需要下指令make進行編譯，以RTIMULibDrive11為例，這支程式可測試Sense HAT擴充板的所有感測器：
$ cd ~/examples/RTIMULib/RTIMULibDrive11
$ make
$ ./RTIMULibDrive11

可看到類似下列的輸出訊息，有roll、pitch、yaw、氣壓、海平面高度、溫度、濕度、
Settings file not found. Using defaults and creating settings file
Detected LSM9DS1 at standard/standard address
Using fusion algorithm RTQF
Detected LPS25H at standard address
Detected HTS221 at standard address
min/max compass calibration not in use
Ellipsoid compass calibration not in use
Accel calibration not in use
LSM9DS1 init complete
Sample rate 0: : roll:-0.639063, pitch:-1.415285, yaw:-43.705342
Pressure: 1025.0, height above sea level: -97.7, temperature: 25.2, humidity: 53.8

第一行說找不到設定檔，會使用預設值並新增；另可複製預先校正過的設定檔，讓測量結果更為準確：
$ rm RTIMULib.ini
$ cp /etc/RTIMULib.ini ./

再次執行RTIMULibDrive11，輸出訊息如下：
Settings file RTIMULib.ini loaded
Using fusion algorithm RTQF
Detected LPS25H at standard address
Detected HTS221 at standard address
Using min/max compass calibration
Using ellipsoid compass calibration
Using accel calibration
LSM9DS1 init complete
Sample rate 0: : roll:0.503324, pitch:1.209912, yaw:-2.244175
Pressure: 1025.1, height above sea level: -97.9, temperature: 26.2, humidity: 53.3

發現roll、pitch、yaw的值的確差異甚大。若想自己校準，請參閱Sense HAT - Raspberry Pi Documentation。

其他尚有許多範例程式，自己試試吧，如compass.py會以LED指出北方、rainbow.py與rotation.py各自秀出絢麗的動畫效果、text_scroll.py則是文字捲動，還有小遊戲snake貪食蛇。

自己動手寫寫程式，底下這支Python程式，會以LED矩陣營造跑馬燈效果，秀出文字「Hello Sense!」，影片在此（只有10秒而已）：
from sense_hat import SenseHat
sense = SenseHat()
sense.show_message("Hello Sense!")

其實呢，Sense HAT有模擬器喔，在瀏覽器上頭就可以嘗試，嘿，真好：

若想在自己的Pi板子上頭執行模擬器，需要安裝底下的套件：
$ sudo apt-get install python-sense-emu python3-sense-emu python-sense-emu-doc sense-emu-tools

哈，看到囉；模擬器可加速開發速度，然而模擬終歸只是模擬。

接下來，想想要做些什麼吧，不如看看MagPi與Hackster.io，參考別人開發的專案。


參考資料：

• Sense HAT - Raspberry Pi，規格介紹。
• [產品] Raspberry Pi Sense HAT 擴充板 - 台灣樹莓派，規格介紹。
• Sense HAT - Raspberry Pi Documentation，軟體安裝，程式庫介紹，範例程式，如何校準，EEPROM資料存取。
• Experiment with the Sense HAT - The MagPi Magazine Essentials，圖文並茂，非常精美。
• Worksheet - Getting Started with the Sense HAT | Raspberry Pi Learning Resources，程式撰寫簡易入門。
• Sense HAT emulator - Raspberry Pi。
• Raspberry Pi Sense HAT projects - Hackster.io，看看別人開發的專案。
• Sense HAT電路設計圖。
• Astro Pi網站。