סיור ב-Raspberry Pi GPIO
ה פאי פטל יכול להיות הרבה דברים. זה חלק מהערעור שלה. אתה יכול להשתמש ב-Pi כמו מחשב רגיל, לחבר התקנים היקפיים דרך יציאות ה-USB וה-HDMI של הלוח. אם אתה רוצה לצלול לתוך ההיבטים הטכניים של ה-Pi, הפנה את תשומת הלב שלך לסט הפינים לאורך הצד של המעגל. סיכות אלה מכילות את המפתח לשימוש ב-Raspberry Pi ב-IoT, רובוטיקה ופרויקטים אחרים. הסיכות אינן מפחידות כפי שאתה עשוי לחשוב, ברגע שהן מפורקות ומוסברות.
מבוא לסיכות של Raspberry Pi
המונח GPIO (General Purpose Input Output) אינו בלעדי ל- פאי פטל. ניתן למצוא פיני קלט ופלט ברוב המיקרו-בקרים כגון Arduino, Beaglebone ועוד.
ה-GPIO עם Raspberry Pi הוא גוש הפינים הארוך בפינה השמאלית העליונה של הלוח. לדגמים הישנים היו 26 פינים, ולדגמים הנוכחיים יש 40 פינים.
אתה יכול לחבר רכיבים והתקני חומרה אחרים לפינים האלה ולהשתמש בקוד כדי לשלוט במה שהרכיבים עושים. זהו חלק חשוב מה-Raspberry Pi ודרך מצוינת ללמוד על אלקטרוניקה.
אחרי כמה פרויקטי תוכנה, סביר להניח שתמצא את עצמך מתנסה עם הפינים האלה, להוטים לערבב את הקוד שלך עם החומרה כדי לגרום לדברים לקרות בחיים האמיתיים.
תהליך זה יכול להיות מאיים אם אתה חדש ב-Pi. בהתחשב בכך שמהלך שווא אחד יכול להזיק ל-Raspberry Pi שלך, מובן שזה אזור עצבני למתחילים לחקור.
מאמר זה מסביר מה עושה כל סוג של פיני GPIO ואת המגבלות שלו.
ה-GPIO
ראשית, בואו נסתכל על ה-GPIO בכללותו. הפינים עשויים להיראות זהים, אבל לכולם יש פונקציות שונות. התמונה למטה מציגה את הפונקציות הללו בצבעים שונים.
כל סיכה ממוספרת מ-1 עד 40, החל מהפינה השמאלית התחתונה. אלו הם מספרי הסיכה הפיזיים. עם זאת, ישנן גם מוסכמות מספור ותוויות כגון BCM, המשמשות בעת כתיבת קוד.
כוח וקרקע
מודגשים באדום הם פיני חשמל המסומנים 3 או 5 עבור 3.3V או 5V. פינים אלו מאפשרים לשלוח חשמל למכשיר ללא צורך בקוד כלשהו. אין דרך לכבות גם את אלה.
ישנן שתי מסילות חשמל: 3.3 וולט ו-5 וולט. מסילת ה-3.3V מוגבלת לשאוב זרם של 50mA. לעומת זאת, מסילת ה-5V מספקת כל קיבולת זרם שנותרה מאספקת החשמל לאחר שה-Pi לקח את מה שהוא צריך.
סיכות הקרקע (GND) מסומנות בחום. פיני הארקה אלו הם חלק חיוני בכל פרויקט אלקטרוניקה.
פיני GPIO של 5V הם המספרים הפיזיים 2 ו-4. פיני GPIO 3.3V הם המספרים הפיזיים 1 ו-17. פיני GPIO הארקה הם המספרים הפיזיים 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 ו-39.
פיני קלט/פלט
הפינים הירוקים הם פיני קלט/פלט כלליים. אלה יכולים לשמש בקלות ככניסות או פלטים מבלי להתנגש עם פונקציות אחרות כגון I2C, SPI או UART.
פינים אלו יכולים לשלוח מתח ל-LED, זמזם או רכיבים אחרים, או שהם יכולים לשמש כקלט לקריאת חיישנים, מתגים או התקני קלט אחרים.
הספק המוצא של פינים אלה הוא 3.3V. כל סיכה לא תעלה על 16mA של זרם, לא שוקע או מקור. כל הסט של פיני GPIO לא יעלה על יותר מ-50mA בכל פעם. זה יכול להיות מגביל, אז ייתכן שיהיה עליך להיות יצירתי בפרויקטים מסוימים.
פיני GPIO גנריים הם המספרים הפיזיים 7, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 22, 29, 31, 32, 33, 35, 36, 37, 38 ו-40.
פינים I2C
פיני I2C בצבע צהוב. I2C הוא פרוטוקול תקשורת המאפשר למכשירים לתקשר עם ה-Raspberry Pi. ניתן להשתמש בפינים אלו גם כסיכות GPIO גנריות.
דוגמה טובה לשימוש I2C הוא שבב מרחיב היציאות הפופולרי MCP23017, שיכול לתת לך יותר פיני קלט/פלט באמצעות פרוטוקול I2C זה.
פיני I2C GPIO הם פינים פיזיים 3 ו-5.
סיכות UART (טורי).
פיני UART בצבע אפור. פינים אלו הם פרוטוקול תקשורת נוסף המציע חיבורים טוריים ויכולים לשמש ככניסות/יציאות GPIO גנריות.
שימוש אחד עבור UART הוא לאפשר חיבור טורי מ-Pi למחשב נייד באמצעות USB. ניתן להשיג זאת באמצעות לוחות תוספות או כבלים פשוטים. זה מסיר את הצורך במסך או חיבור לאינטרנט כדי לגשת ל-Pi שלך.
פיני UART GPIO הם מספרים פיזיים 8 ו-10.
סיכות SPI
פיני SPI בצבע ורוד. SPI הוא אפיק ממשק ששולח נתונים בין ה-Pi לחומרה וציוד היקפי אחרים. הוא משמש בדרך כלל לשרשור מכשירים כגון לד מטריצה או תצוגה.
כמו אחרים, פינים אלה יכולים לשמש גם ככניסות/יציאות GPIO גנריות.
פיני SPI GPIO הם מספרי סיכה פיזיים 19, 21, 23, 24 ו-26.
פיני DNC
אחרון הן שתי סיכות בכחול המסומנות כעת כ DNC, אשר קיצור של Do Not Connect. זה עשוי להשתנות בעתיד אם קרן Raspberry Pi תשנה את הלוחות או התוכנה.
פיני DNC GPIO הם מספרים פיזיים 27 ו-28.
מוסכמות מספור GPIO
בעת קידוד עם ה-GPIO, יש לך את הבחירה לייבא את ספריית GPIO באחת משתי דרכים: BCM או BOARD.
האפשרות הראשונה היא GPIO BCM. זוהי ועידת המספור של ברודקום. הוא נמצא בשימוש נפוץ בפרויקטים ובתוספות חומרה.
האפשרות השנייה היא לוח GPIO. שיטה זו משתמשת במספרי הפינים הפיזיים במקום זאת, וזה שימושי בעת ספירת סיכות. תגלו שהוא בשימוש פחות בדוגמאות של פרויקטים.
מצב GPIO מוגדר בעת ייבוא ספריית GPIO:
ייבוא RPi. GPIO בתור GPIO.
לייבא בתור BCM:
GPIO.setmode (GPIO.BCM)
לייבא בתור גלשן:
GPIO.setmode (GPIO.BOARD)
שתי השיטות הללו עושות את אותה עבודה. זה עניין של העדפת מספור.
אתה יכול להשתמש בלוחות תוויות GPIO כגון RasPiO Portsplus (בתמונה) כדי לבדוק לאיזה פינים אתה מחבר חוטים. צד אחד מציג את מוסכמות מספור BCM. השני מציג BOARD. אז, אתה מכוסה עבור כל פרויקט שתמצא.