市面上供應著許多不同的單板計算機(SBC)，而且每年都還會有更多新產品加入這個行列。這些單板計算機是許多近期電子設計項目的基礎，它們提供了豐富的功能集，讓工程師們用於打造從機器人到家庭自動化以及介於其間的所有設計。雖然每個版本都配備了一些令人印象深刻的硬件，但並沒有一種全方位解決方案適用於每一項項目設計，而這正是擴展板(或插件)得以大顯身手之處。
附加在樹莓派(Raspberry Pi)開發板上的硬件板卡(HardwareAttached on Top；HAT)——Pi HAT或(英國)稱為Bonnets，為開發平臺提供了功能選項的擴展與升級，例如添加額外的GPIO、音頻/視訊功能、繼電器、馬達驅動器、擴展的通訊選項以及其他一系列功能選項。
如同市場上的SBC為數眾多一樣，各種好用的擴展板也幾乎多到可以出書了。因此，本週圖集將著重於介紹Raspberry Pi平臺的擴展板。雖然市場上有這麼多的‘HAT’(擴展板)，但以下所精選的都是因為他們具有獨特的功能以及提供了更多的開發選擇。
1、Sense HAT
（來源：Raspberry Pi）
Raspberry Pi基金會(Raspberry PiFoundation)設計的Sense HAT是專為英國ESA航天員Tim Peake首次前進國際太空站(ISS)的任務而打造的(AstroPi)。這是一款配備擴充傳感器套件的Pi (1/2/3)，包括陀螺儀、加速度計、磁力計、溫度、氣壓和溼度等傳感器。它還包括一個8×8 RGB LED矩陣、一個5鍵操縱桿，而且可以使用Python編程。在該基金會的項目網頁上甚至提供免費的AstroPi工具庫。
2、PiJuice Mobile Power Platform
（來源：Pi Supply）
PiJuice可攜式平臺是Raspberry Pi的不斷電行動電源HAT，可讓你設計不需要直接連接電源的設計項目，例如遠程物聯網(IoT)平臺或手持遊戲設備。在標準版本中，PiJuice配備了摩托羅拉(Motorola) Droid 2 1820mAh容量的電池，可根據具體應用為Pi 3供電4至6小時。
如果需要的話，還可以更換掉原有電池，改用5,000或10,000mAH+的更大鋰離子聚合物(Lipo)電池，以提供更多電量。該HAT還配備預焊接頭，允許從PiJuice接取Pi的GPIO接腳，讓您在需要時添加額外的HAT。板載STM32-F0微控制器(MCU)、RTC和on/off開關提供電源管理功能，包括深度睡眠狀態、智能開機以及軟關機選項。
3、Adafruit 16通道PWM/Servo HAT
（來源：Adafruit）
Raspberry Pi是機器人項目的絕佳平臺，不過它在驅動伺服馬達時確實存在問題——PWM並不是十分精確，因而可能需要使用外部電源，以免當負載電流達到峰值時造成Pi故障。Adafruit的16信道PWM/伺服馬達HAT，有助於克服這些問題，並能夠控制16個伺服馬達，提供高達1.6KHz的PWM，並且能以5V供電而不會產生任何斷續電流。
4、Pimoroni RoboHAT
（來源：Pimoroni）
除了保有機器人設計趨勢，Pimoroni的RoboHAT還擁有驅動任何行動機器人項目所需的一切。該擴展板具有一對H-Bridge直流(DC)馬達驅動器、6X5V電平轉換GPIO GVS 3接腳輸入、4X 5V電平轉換GPIO GVS 3接腳輸出、4接腳超音波距離傳感器接頭，以及用於不同馬達的獨立電源選項(最高11V和1.5A)。它還提供5V開關穩壓器，可安全地為機器人和Pi (7V至10V電池)供電。Pimoroni提供免費的Python工具庫鏈接、額外的軟件以及使用RoboHAT的示例。
5、Pimoroni Automation HAT
（來源：Pimoroni）
Pimoroni聲稱其自動化擴展板是一款「萬事通」，因為它將一大堆強大的功能集塞進其監控和自動化控制器中。Automation HAT能夠控制幾乎任何高達24V的裝置——包括噴水滅火系統、餵魚器、盲人自動化和照明系統。
Automation HAT配備3X 24V (2A)繼電器、3X 12位ADC (最高24V)、3X 24V容限緩衝輸入、3X 24V容限吸收輸出、15通道LED指示燈，以及一個12位ADC (0至3.3V)。應該注意的是，AutomationHAT不應該與開關電源電壓一起使用，只能在24V或更低的電壓下使用。如同其他HAT產品一樣，Pimoroni提供了Python工具庫的鏈接，有助於啟動自動化項目。
6、ProtoCentral HealthyPi v3
（來源：ProtoCentral via CrowdSupply）
我相信每一款專案都有最適合它的HAT，即使是用於監測健康的HAT，例如ProtoCentral的多參數生命體徵監測擴充板HealthyPi，它可以作為獨立單元使用，也可以搭配Raspberry Pi。ProtoCentral以工具套件形式提供HealthPi，具有溫度、脈搏血氧儀和ECG 呼吸傳感器以及20個粘合電極。無論您是否搭配HAT與Pi一起使用，都需要透過觸控屏幕來監控生命徵象並調整參數。儘管HealthyPi缺少FDA認證，但足以證明是家庭使用的重要工具。
7、Linkwave The Pilot
（來源：Linkwave）
Raspberry Pi 3 Model B提供了以太網絡、800.11nWi-Fi和藍牙4.1/LE等通訊選項，非常適合本地應用，但對於遠程任務而言卻顯薄弱。Linkwave的Pilot HAT增加了2G/3G/4G蜂巢式連接，適用於需要增加距離的情況。該擴展板配備SierraWireless HL 3G/HSPA無線電、支持GPS和GLONASS的SiRFstar V GNNS定位芯片以及micro-SIM插槽。Pilot透過USB或序列鏈路與Pi通訊，具有用於定位、數據傳輸和控制選項的獨立信道。它還具有40針直通功能，因此也可以將其他HAT結合在一起。
8、Dragino LoRa GPS HAT
（來源：Dragino）
搭配Dragino的LoRa GPS HAT，讓Raspberry Pi的通訊選項不僅有Wi-Fi、藍牙和蜂巢式網絡，還增加了調頻。該HAT搭載了SX1276/SX1278收發器(歐洲868MHz/433MHz，美國915MHz)以及L80 GPS。它還具有LoRa調制解調器，支持168dB的最大煉路預算、+20dBm~100mW恆定RF輸出、+14dBm的高效功率放大器(PA)。此外，它還支持高達300kbps的可編程比特率、61Hz分辨率的全整合型合成器、超快AFC的自動RF Sense和CAD，以及內建溫度傳感器和低電量LED指示燈。
在GPS方面，LoRa GPS HAT提供功率採集(25mA)/功率追蹤(20mA)、高達300kbps的可編程比特率、可調節(4800/115200bps，預設9600bps)的UART串行接口，以及NMEA 0183/PMTK協議等功能。
9、RasP.io Duino
（來源：RasP.io）
Rasp.io Duino HAT是一個類似於Arduino Uno的開發板，可以使用Raspberry Pi進行編程，讓您開發應用並將其直接上傳到電路板。只要從Pi取下，即可獨立運作，單獨使用或搭配Pi都很好用。
RasP.io配備ATMEGA328P微控制器、72點原型設計區域，以及GND、3V3和5V電源軌，讓您添加自己的組件。它提供了6個模擬輸入埠，用於傳感器、14個數字I/O、6X PWM輸出，所有的端口都有清楚的標籤說明以便於辨識。
10、UUGear Witty Pi 2
（來源：UUGear）
Witty Pi 2為Raspberry Pi提供了RTC和電源管理選項，並提供單鍵按鈕用於開/關功能，關閉後切斷Pi和外圍設備的所有電源，而且能夠預定啟動或關閉排程，其腳本還可定義複雜的電源開/關序列。
Witty Pi 2配備了40針可堆棧接頭、狀態指示LED、CR2032/CR2025電池插槽以及採用micro USB或XH2.54連接器的5VDC電源選項。該擴展板還可使用Bash或經由UUGearGitHub頁面上的GUI應用程序進行編碼。
越來越多的新款HAT開發出來，似乎每隔幾個月都會有新產品上市。這些擴展板來自商業實體的生產，以及像您這樣的工程師和創客——通常在Crowd Supply和Kickstarter等網站上成功獲得群眾募資後進行生產。透過擴展板添加額外的自定義功能，讓Raspberry Pi Foundation的設計進一步擴展的想法，在十年前是前所未聞的，這讓我不禁想知道HAT在未來幾年內還會變化出哪些新發展。
