جولة في Raspberry Pi GPIO
ال فطيرة التوت يمكن أن يكون الكثير من الأشياء. هذا جزء من جاذبيتها. يمكنك استخدام Pi مثل جهاز كمبيوتر عادي ، وتوصيل الأجهزة الطرفية من خلال منافذ USB و HDMI باللوحة. إذا كنت ترغب في الغوص في الجوانب الفنية لـ Pi ، فحول انتباهك إلى مجموعة المسامير على طول جانب لوحة الدائرة. هذه الدبابيس هي مفتاح استخدام Raspberry Pi في إنترنت الأشياء والروبوتات ومشاريع أخرى. الدبابيس ليست مخيفة كما قد تعتقد ، بمجرد كسرها وشرحها.
مقدمة لدبابيس Raspberry Pi
لا يقتصر مصطلح GPIO (إخراج إدخال للأغراض العامة) على فطيرة التوت. يمكن العثور على دبابيس الإدخال والإخراج في معظم المتحكمات الدقيقة مثل Arduino و Beaglebone والمزيد.
GPIO مع Raspberry Pi هو كتلة طويلة من المسامير في الزاوية العلوية اليسرى من اللوحة. النماذج القديمة بها 26 دبوسًا ، والنماذج الحالية بها 40 سنًا.
يمكنك توصيل المكونات والأجهزة الأخرى بهذه المسامير واستخدام التعليمات البرمجية للتحكم في ما تفعله المكونات. إنه جزء مهم من Raspberry Pi وطريقة ممتازة للتعرف على الإلكترونيات.
بعد بضعة مشاريع برمجية ، من المحتمل أن تجد نفسك تقوم بتجربة هذه الدبابيس ، حريصًا على مزج شفرتك مع الأجهزة لجعل الأمور تحدث في الحياة الواقعية.
يمكن أن تكون هذه العملية مخيفة إذا كنت جديدًا على Pi. بالنظر إلى أن إحدى الخطوات الخاطئة يمكن أن تلحق الضرر بـ Raspberry Pi ، فمن المفهوم أنها منطقة عصبية يمكن للمبتدئين استكشافها.
تشرح هذه المقالة ما يفعله كل نوع من أنواع دبوس GPIO والقيود الخاصة به.
GPIO
أولاً ، دعنا نلقي نظرة على GPIO ككل. قد تبدو الدبابيس متشابهة ، لكن جميعها لها وظائف مختلفة. توضح الصورة أدناه هذه الوظائف بألوان مختلفة.
كل دبوس مرقم من 1 إلى 40 ، بدءًا من الزاوية اليسرى السفلية. هذه هي الأرقام التعريفية المادية. ومع ذلك ، هناك أيضًا اصطلاحات ترقيم وتوسيم مثل BCM ، والتي تُستخدم عند كتابة التعليمات البرمجية.
القوة والأرض
مظللة باللون الأحمر هي دبابيس الطاقة المسمى 3 أو 5 لـ 3.3V أو 5V. تتيح لك هذه المسامير إرسال الطاقة إلى جهاز دون الحاجة إلى أي رمز. لا توجد طريقة لإيقاف تشغيلها أيضًا.
هناك نوعان من قضبان الطاقة: 3.3 فولت و 5 فولت. إن سكة 3.3V محدودة بسحب تيار 50mA. في المقابل ، يوفر السكة 5 فولت أي سعة حالية متبقية من مصدر الطاقة بعد أن يأخذ Pi ما يحتاجه.
تسليط الضوء على دبابيس الأرض (GND) باللون البني. تعتبر هذه المسامير الأرضية جزءًا حيويًا من أي مشروع إلكترونيات.
دبابيس 5V GPIO هي أرقام مادية 2 و 4. 3.3 فولت دبابيس GPIO هي أرقام مادية 1 و 17. دبابيس GPIO الأرضية هي أرقام مادية 6 و 9 و 14 و 20 و 25 و 30 و 34 و 39.
دبابيس الإدخال / الإخراج
الدبابيس الخضراء هي دبابيس إدخال / إخراج عامة. يمكن استخدامها بسهولة كمدخلات أو مخرجات دون أن تتعارض مع وظائف أخرى مثل I2C أو SPI أو UART.
يمكن لهذه المسامير إرسال الطاقة إلى LED أو الجرس أو مكونات أخرى ، أو يمكن استخدامها كمدخل لقراءة أجهزة الاستشعار أو المفاتيح أو أجهزة الإدخال الأخرى.
تبلغ الطاقة الناتجة لهذه المسامير 3.3 فولت. يجب ألا يتجاوز كل دبوس 16 مللي أمبير من التيار ، سواء كان غرقًا أو منبعًا. يجب ألا تتجاوز مجموعة دبابيس GPIO أكثر من 50 مللي أمبير في المرة الواحدة. قد يكون هذا مقيدًا ، لذلك قد تضطر إلى الإبداع في بعض المشاريع.
دبابيس GPIO العامة هي أرقام مادية 7 و 11 و 12 و 13 و 15 و 16 و 18 و 22 و 29 و 31 و 32 و 33 و 35 و 36 و 37 و 38 و 40.
دبابيس I2C
دبابيس I2C باللون الأصفر. I2C هو بروتوكول اتصال يسمح للأجهزة بالاتصال بـ Raspberry Pi. يمكن أيضًا استخدام هذه المسامير كدبابيس GPIO عامة.
مثال جيد على استخدام I2C هي شريحة موسعة منفذ MCP23017 الشهيرة ، والتي يمكن أن تمنحك المزيد من دبابيس الإدخال / الإخراج من خلال بروتوكول I2C هذا.
دبابيس I2C GPIO هي رقم التعريف الشخصي المادي 3 و 5.
UART (المسلسل) دبابيس
دبابيس UART باللون الرمادي. هذه المسامير هي بروتوكول اتصال آخر يوفر اتصالات تسلسلية ويمكن استخدامها كمدخلات / مخرجات GPIO عامة.
استخدام واحد لـ UART هو تمكين اتصال تسلسلي من Pi إلى كمبيوتر محمول عبر USB. يمكن تحقيق ذلك باستخدام اللوحات الإضافية أو الكابلات البسيطة. إنه يزيل الحاجة إلى وجود شاشة أو اتصال بالإنترنت للوصول إلى Pi الخاص بك.
دبابيس UART GPIO هي رقم التعريف الشخصي المادي 8 و 10.
دبابيس SPI
دبابيس SPI باللون الوردي. SPI هو ناقل واجهة يرسل البيانات بين Pi والأجهزة الطرفية الأخرى. يتم استخدامه بشكل شائع لتسلسل الأجهزة مثل قاد المصفوفة أو العرض.
مثل الآخرين ، يمكن أيضًا استخدام هذه المسامير كمدخلات / مخرجات GPIO عامة أيضًا.
دبابيس SPI GPIO هي أرقام دبوس مادية 19 و 21 و 23 و 24 و 26.
دبابيس DNC
يوجد آخر دبابيس باللون الأزرق تم تصنيفهما حاليًا على أنهما DNC، والتي تعني "عدم الاتصال". قد يتغير هذا في المستقبل إذا غيرت مؤسسة Raspberry Pi Foundation اللوحات أو البرامج.
دبابيس DNC GPIO هي رقم التعريف الشخصي المادي 27 و 28.
اصطلاحات ترقيم GPIO
عند الترميز باستخدام GPIO ، لديك خيار استيراد مكتبة GPIO بإحدى طريقتين: BCM أو BOARD.
الخيار الأول هو GPIO BCM. هذا هو اصطلاح الترقيم من Broadcom. يتم استخدامه بشكل شائع عبر المشاريع والوظائف الإضافية للأجهزة.
الخيار الثاني هو لوحة GPIO. تستخدم هذه الطريقة أرقام الدبوس المادية بدلاً من ذلك ، وهو أمر مفيد عند عد الدبابيس. ستجد أنه يتم استخدامه بشكل أقل في أمثلة المشاريع.
يتم ضبط وضع GPIO عند استيراد مكتبة GPIO:
استيراد RPi. GPIO مثل GPIO.
للاستيراد باسم مليار متر مكعب:
GPIO.setmode (GPIO.BCM)
للاستيراد باسم مجلس:
GPIO.setmode (GPIO.BOARD)
كلتا الطريقتين تقومان بنفس الوظيفة. إنها مسألة تفضيل الترقيم.
يمكنك استخدام لوحات ملصقات GPIO مثل RasPiO Portsplus (في الصورة) للتحقق من المسامير التي تقوم بتوصيل الأسلاك بها. يظهر جانب واحد اتفاقية ترقيم BCM. يظهر الآخر BOARD. لذلك ، أنت مغطى لأي مشروع تجده.