SparkFun Qwiic HAT for Raspberry Pi 完全フックアップガイド

はじめに

SparkFun Qwiic HATは、あらゆるRaspberry PiのI²Cバスを、拡張性豊かなQwiicエコシステムに簡単・確実に接続するためのプラグアンドプレイソリューションです。PiのGND、3.3V、SDA、SCLピンを4つのQwiicコネクタポートにブリッジし、主要なGPIOピンもブレイクアウトして便利にアクセスできるようにしています。Qwiicはデージーチェーン接続に対応しており（各デバイスがユニークなアドレスを持つ限り）、センサーを無制限にスタックして強力なセンシングタワーを構築できます。

必要な材料

• 2×20オスGPIOヘッダーを備えた任意のRaspberry Pi（例：Pi 3やPi 4）。Pi Zero Wを使用する場合は、オスヘッダーを自身ではんだ付けしてください。
• Qwiic HAT（SparkFun製品）。
• Qwiic対応センサーまたはブレイクアウトボード。例：
  • 環境コンボブレイクアウト – CCS811/BME280 (Qwiic)
  • 分光センサーブレイクアウト – AS7262 可視光 (Qwiic)
  • GPSブレイクアウト – XA1110 (Qwiic)
  • Qwiicアダプター（非Qwiicデバイス用）
• Qwiicケーブル（柔軟なレイアウト用に各種長さ）：50mm、100mm、200mm、500mm。

必要なセットアップツール

• USBマウス
• USBキーボード
• HDMIモニター、TV、またはVGAアダプター
• 5V電源（Pi 3/4は最低2A、Pi Zero Wは2.5A）

推奨リーディング

• Qwiicシステム概要 – Qwiicインターフェースの基本を学ぶ。
• I²Cの基礎 – Raspberry Piプロジェクトに不可欠なI²Cプロトコル入門。

ハードウェア概要

Qwiic HATには4つのQwiicコネクタポートがあり、すべて同一のI²Cバスに配線されています。さらに、Raspberry Piの40ピンヘッダー上の主要GPIOピンが露出しており、はんだ付けなしで追加ペリフェラルを容易に統合できます。

ハードウェア組み立て

1. Qwiic HATをPiの2×20オスヘッダーに合わせます。HATの「USB」とラベルされた矢印がPiのUSBポート側を向くようにします。
2. HATを優しく押し込み、ピンがヘッダーに確実にはまるようにします。
3. 適切な長さのQwiicケーブルでQwiicセンサーやブレイクアウトボードを接続。
4. すべての接続がしっかりしているか確認してからPiの電源を入れます。

Raspberry PiでのI²C

OSおよびライブラリのインストール

新しいSDカードでセットアップする場合は、最新のRaspbian（現Raspberry Pi OS）イメージから始めることを推奨します。便宜上、NOOBSイメージ（執筆時点ではv2.4.4）をダウンロードし、公式インストールガイドに従ってください。

1. NOOBSイメージをダウンロード。
2. SDカードにフラッシュし、Piを起動。
3. sudo apt update && sudo apt upgradeでパッケージを更新。
4. sudo apt install wiringpiでWiringPiをインストール（最新ソースを使う場合はWiringPiインストール手順を参照）。

インストール後、以下でWiringPiをテスト：

gpio -v
gpio readall

WiringPiのバージョンとPiの40ピンヘッダーのピンアウトテーブルが表示されるはずです。

I²Cの有効化

SPIとは異なり、I²Cインターフェースはデフォルトで無効です。sudo raspi-configで有効化します：

1. sudo raspi-configを起動。
2. 5 Interfacing Optionsへ移動。
3. P5 I²Cを選択し、yesで有効化。
4. OKとFinishを選んで再起動。

再起動後、ls /dev/*i2c*でインターフェースがアクティブか確認。/dev/i2c-1（ユーザーモードI²Cバス）がリストされれば成功です。

Qwiic HATのテスト

HATとセンサーを接続した状態でi2cdetect -y 1を実行し、バスをスキャンします。センサーのアドレスがグリッド上に表示されれば、正常に接続されています。