Prohlídka Raspberry Pi GPIO
The Raspberry Pi může být spousta věcí. To je součástí jeho přitažlivosti. Pi můžete používat jako běžný počítač, periferní zařízení připojujete přes USB a HDMI porty na desce. Pokud se chcete ponořit do technických aspektů Pi, zaměřte svou pozornost na sadu kolíků po straně obvodové desky. Tyto kolíky jsou klíčem k používání Raspberry Pi v IoT, robotice a dalších projektech. Piny nejsou tak zastrašující, jak si můžete myslet, jakmile jsou rozebrány a vysvětleny.
Úvod do kolíků Raspberry Pi
Termín GPIO (General Purpose Input Output) není výlučný pro Raspberry Pi. Vstupní a výstupní piny lze nalézt na většině mikrokontrolérů, jako je Arduino, Beaglebone a další.
GPIO s Raspberry Pi je dlouhý blok kolíků v levém horním rohu desky. Starší modely měly 26 kolíků a současné modely mají 40 kolíků.
K těmto kolíkům můžete připojit komponenty a další hardwarová zařízení a pomocí kódu ovládat, co komponenty dělají. Je to důležitá součást Raspberry Pi a skvělý způsob, jak se dozvědět o elektronice.
Po několika softwarových projektech pravděpodobně zjistíte, že experimentujete s těmito piny a budete dychtit smíchat svůj kód s hardwarem, aby se věci mohly dít v reálném životě.
Tento proces může být zastrašující, pokud jste v Pi nováčkem. Vzhledem k tomu, že jeden chybný pohyb může poškodit vaše Raspberry Pi, je pochopitelné, že pro začátečníky je to nervózní oblast k prozkoumání.
Tento článek vysvětluje, co každý typ pinu GPIO dělá a jeho omezení.
GPIO
Nejprve se podívejme na GPIO jako celek. Piny mohou vypadat stejně, ale všechny mají různé funkce. Obrázek níže ukazuje tyto funkce v různých barvách.
Každý špendlík je očíslován od 1 do 40, počínaje od levého dolního rohu. Toto jsou fyzická čísla PIN. Existují však také konvence číslování a označování, jako je BCM, které se používají při psaní kódu.
Síla a zem
Červeně jsou zvýrazněny napájecí kolíky označené 3 nebo 5 pro 3,3V nebo 5V. Tyto piny umožňují posílat napájení do zařízení bez potřeby jakéhokoli kódu. Ani to nejde vypnout.
Existují dvě napájecí kolejnice: 3,3 V a 5 V. Lišta 3,3 V je omezena na odběr proudu 50 mA. Naproti tomu 5V lišta poskytuje jakoukoli proudovou kapacitu, která zbyde z napájecího zdroje poté, co Pi odebere, co potřebuje.
Hnědé jsou zemnící kolíky (GND). Tyto zemnící kolíky jsou důležitou součástí každého elektronického projektu.
5V GPIO piny jsou fyzická čísla 2 a 4. 3,3V GPIO piny jsou fyzická čísla 1 a 17. Uzemněné kolíky GPIO jsou fyzická čísla 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 a 39.
Vstupní/výstupní piny
Zelené kolíky jsou generické vstupní/výstupní kolíky. Ty lze snadno použít jako vstupy nebo výstupy, aniž by se střetávaly s jinými funkcemi, jako je I2C, SPI nebo UART.
Tyto kolíky mohou posílat napájení do LED, bzučáku nebo jiných součástí nebo je lze použít jako vstup pro čtení senzorů, spínačů nebo jiných vstupních zařízení.
Výstupní výkon těchto pinů je 3,3V. Každý kolík by neměl překročit 16 mA proudu, ať už klesajícího, nebo zdroje. Celá sada GPIO pinů by neměla v žádném okamžiku překročit více než 50 mA. To může být omezující, takže možná budete muset být v určitých projektech kreativní.
Generické GPIO piny jsou fyzická čísla 7, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 22, 29, 31, 32, 33, 35, 36, 37, 38 a 40.
I2C kolíky
I2C kolíky jsou žluté. I2C je komunikační protokol, který umožňuje zařízením komunikovat s Raspberry Pi. Tyto kolíky lze také použít jako obecné kolíky GPIO.
Dobrý příklad použití I2C je populární MCP23017 port expander chip, který vám může poskytnout více vstupních/výstupních pinů prostřednictvím tohoto I2C protokolu.
I2C GPIO piny jsou fyzické piny číslo 3 a 5.
UART (sériové) kolíky
Piny UART jsou šedé. Tyto piny jsou dalším komunikačním protokolem, který nabízí sériové připojení a lze je použít jako generické vstupy/výstupy GPIO.
Jedním z použití UART je umožnit sériové připojení z Pi k notebooku přes USB. Toho lze dosáhnout pomocí přídavných desek nebo jednoduchých kabelů. Odstraňuje potřebu obrazovky nebo připojení k internetu pro přístup k vašemu Pi.
Piny UART GPIO jsou fyzické piny s čísly 8 a 10.
Piny SPI
Piny SPI jsou v růžové barvě. SPI je sběrnice rozhraní, která posílá data mezi Pi a dalším hardwarem a periferiemi. Běžně se používá pro řetězení zařízení, jako je např VEDENÝ matice nebo displej.
Stejně jako ostatní mohou být tyto piny také použity jako generické GPIO vstupy/výstupy.
Piny SPI GPIO jsou fyzické piny s čísly 19, 21, 23, 24 a 26.
DNC kolíky
Poslední jsou dva špendlíky v modré barvě, které jsou aktuálně označeny jako DNC, což je zkratka pro Nepřipojovat. To se může v budoucnu změnit, pokud Raspberry Pi Foundation změní desky nebo software.
Piny DNC GPIO jsou fyzické piny s čísly 27 a 28.
Konvence číslování GPIO
Při kódování pomocí GPIO máte možnost importovat knihovnu GPIO jedním ze dvou způsobů: BCM nebo BOARD.
První možností je GPIO BCM. Toto je konvence číslování společnosti Broadcom. Běžně se používá v projektech a hardwarových doplňcích.
Druhá možnost je GPIO DESKA. Tato metoda místo toho používá fyzická čísla kolíků, což je užitečné při počítání kolíků. Zjistíte, že se v příkladech projektů používá méně.
Režim GPIO se nastavuje při importu knihovny GPIO:
import RPi. GPIO jako GPIO.
Chcete-li importovat jako BCM:
GPIO.setmode (GPIO.BCM)
Chcete-li importovat jako PRKNO:
GPIO.setmode (GPIO.BOARD)
Obě tyto metody dělají stejnou práci. Je to otázka preference číslování.
Můžete použít štítkové desky GPIO, jako je např RasPiO Portsplus (na obrázku) a zkontrolujte, ke kterým kolíkům připojujete vodiče. Jedna strana zobrazuje konvenci číslování BCM. Druhý ukazuje BOARD. Takže jste krytí pro jakýkoli projekt, který najdete.