Популярные модели программируемых одноплатников Raspberry Pi и Nvidia Jetson Nano оснащаются 40-контатными разъёмами с выводами общего назначения GPIO. Без исключения все выводы периферийных GPIO-разъёмов у обозначенных устройств являются цифровыми входами/выходами их главных ЦПУ, способные оперировать исключительно импульсами логических сигналов c уровнем напряжения 3.3 вольта. Собственного аппаратного инструментария для обработки входящих/исходящих аналоговых сигналов у перечисленных вычислительных устройств не предусмотрено (имеющиеся средства вывода звука в порты AUX/HDMI не учитываются). Модуль расширения AD/DA с высокоточными аналого-цифровым ADS1256 и цифро-аналоговым DAC8552 преобразователями от Waveshare сконструирован в соответствии с техническим дизайном платформы Raspberry Pi и подходит к комплекту разработки NVIDIA Jetson Nano DevKit. В тоже время плата расширения AD/DA функционально совместима со многими другими микроконтроллерными решениями наподобие Arduino, Wemos, STM32, ASUS Tinker Board, Banana Pi, и так далее. Плата расширения High-Precission AD/DA Board предназначена обеспечить дополнительный интерфейс с простым и надёжным функционалом в современных проектах, использующих различные аналоговые датчики и сенсоры.

На плате расширения AD/DA размещены 24-битный АЦП ADS1256 c 8-канальным несимметричным входом (4-канальным дифференциальным входом) и 16-битный ЦАП DAC8552 с 2-каналым выходом. Кроме двух микросхем преобразователей, в модуль интегрированы вспомогательные аналоговые компоненты — это простые фоторезистор, поворотно-механический потенциометр 10кОм и пара светодиодов красного цвета. С помощью набора быстросъёмных перемычек-джамперов, встроенные в модуль расширения AD/DA Waveshare аналоговые компоненты легко подключаются к соответствующим входам АЦП/выходам ЦАП, и также легко отключаются. Эти независимые компоненты позволяют провести оценку преобразования аналоговых сигналов без подключения к внешнему оборудованию. А также могут быть свободно задействованы в любом приложении.

Аналоговые входы/выходы преобразователей АЦП/ЦАП объединены с линиями напряжения питания, разведены в клеммной колодке винтового крепления, и удобно сгруппированы в рядах разъёмов подключения внешних датчиков или сенсоров. Все 40 контактов GPIO-разъёма в модуле AD/DA Expansion Board RPi продублированы сверху для задач дальнейшего расширения приложения с возможностью установки других электронных модулей или присоединения проводных шлейфов.

Компоненты на плате расширения Высокоточный АЦП/ЦАП для Raspberry Pi

1. Raspberry Pi 40-GPIO интерфейс: для подключения к Pi;
2. Аналоговые входы/выходы: винтовые клеммы AIN0-AIN7, DAC0, DAC1;
3. Аналоговые и цифровые входы: штыревые разъёмы для датчиков или сенсоров. Распределение АЦ входов:
   1. AD0-AD7: аналоговые ADS1256;
   2. D0-D3: цифровые ADS1256;
   3. P22-P25: цифровые Raspberry Pi;
   ;
4. Генератор частоты: 7.68М;
5. LM258-2.5 опорное напряжение для АЦП ADS1256;
6. Фоторезистор;
7. Индикаторы каналов А и В выхода ЦАП DAC8552;
8. Поворотный потенциометр 10 кОм;
9. Высокоточный 16-битный ЦАП DAC8552;
10. Индикатор напряжения питания 3.3В;
11. Высокоточный 24-битный АЦП ADS1256;
12. Перемычки сопряжения аналоговых компонентов со входом АЦП: потенциометр - AIN0, фоторезистор - AIN1;
13. Перемычки сопряжения аналоговых выходов А и В ЦАП со светодиодными индикаторами;
14. Перемычки выбора напряжения VCC для внешних аналоговых датчиков и опорного напряжения VREF для ЦАП;
15. Перемычка конфигурации опорного сигнала аналогового нуля AGND. Когда входы 1-8 АЦП используются для несимметричного измерения, AINCOM должен быть соединён с общим нулём GND или внешним аналоговым нулём AGND.;

Физические размеры печатной платы, мм

Сопроводительная документация

1. Руководство пользователя платой расширения AD/DA Board (англ., PDF);
2. Электрическая принципиальная схема High-precision AD/DA Board (PDF);
3. Спецификация АЦП ADS1256 (англ., PDF);
4. Спецификация ЦАП DAC8552 (англ., PDF);
5. Спецификация LM258-2.5 (англ., PDF);

Программное обеспечение

1. Исходники и примеры к ADS1256/DAC8532 для RPi BCM2835/Jetson Nano (7z-архив), зеркало на GitHubе;
2. Библиотеки BCM2835 C и WiringPi для Raspberry Pi;