Ekskursija pa Raspberry Pi GPIO
The Raspberry Pi var būt daudz lietu. Tā ir daļa no tās pievilcības. Varat izmantot Pi kā parastu datoru, savienojot perifērijas ierīces, izmantojot plates USB un HDMI portus. Ja vēlaties ienirt Pi tehniskajos aspektos, pievērsiet uzmanību tapu komplektam, kas atrodas shēmas plates malā. Šīs tapas ir atslēga Raspberry Pi izmantošanai IoT, robotikā un citos projektos. Kad tapas ir nojauktas un izskaidrotas, tās nav tik biedējošas, kā varētu šķist.
Ievads Raspberry Pi's Pins
Termins GPIO (vispārēja mērķa ievades izvade) nav ekskluzīvs Raspberry Pi. Ievades un izvades tapas var atrast lielākajā daļā mikrokontrolleru, piemēram, Arduino, Beaglebone un citur.
GPIO ar Raspberry Pi ir garais tapu bloks tāfeles augšējā kreisajā stūrī. Vecākiem modeļiem bija 26 tapas, bet pašreizējiem modeļiem ir 40 tapas.
Jūs varat savienot komponentus un citas aparatūras ierīces ar šīm tapām un izmantot kodu, lai kontrolētu komponentu darbību. Tā ir svarīga Raspberry Pi daļa un lielisks veids, kā uzzināt par elektroniku.
Pēc dažiem programmatūras projektiem jūs, visticamāk, eksperimentēsit ar šīm tapām, vēloties sajaukt savu kodu ar aparatūru, lai lietas notiktu reālajā dzīvē.
Šis process var būt biedējošs, ja esat iesācējs Pi. Ņemot vērā to, ka viena nepareiza kustība var sabojāt jūsu Raspberry Pi, ir saprotams, ka iesācējiem tā ir nervu joma, ko izpētīt.
Šajā rakstā ir izskaidrots katra veida GPIO tapas darbības un tā ierobežojumi.
GPIO
Vispirms apskatīsim GPIO kopumā. Tapas var izskatīties vienādi, taču tām ir atšķirīgas funkcijas. Zemāk esošajā attēlā šīs funkcijas ir attēlotas dažādās krāsās.
Katra tapa ir numurēta no 1 līdz 40, sākot no apakšējā kreisā stūra. Tie ir fiziskie PIN numuri. Tomēr ir arī numerācijas un marķēšanas konvencijas, piemēram, BCM, ko izmanto, rakstot kodu.
Jauda un zeme
Sarkanā krāsā ir izceltas barošanas tapas, kas apzīmētas ar 3 vai 5 — 3,3 V vai 5 V. Šīs tapas ļauj nosūtīt strāvas padevi ierīcei, neizmantojot nekādu kodu. Arī tos nevar izslēgt.
Ir divas barošanas sliedes: 3,3 volti un 5 volti. 3,3 V sliede ir ierobežota līdz 50 mA strāvas padevei. Turpretim 5 V sliede nodrošina visu strāvas jaudu, kas paliek pāri no barošanas avota pēc tam, kad Pi ir paņēmis vajadzīgo.
Brūnā krāsā iezīmētas zemējuma tapas (GND). Šīs zemējuma tapas ir svarīga jebkura elektronikas projekta sastāvdaļa.
5 V GPIO tapas ir fiziski cipari 2 un 4. 3,3 V GPIO tapas ir fiziski cipari 1 un 17. Zemes GPIO tapas ir fiziski skaitļi 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 un 39.
Ievades/izvades tapas
Zaļās tapas ir vispārīgas ievades/izvades tapas. Tos var viegli izmantot kā ieejas vai izejas, nesaskaroties ar citām funkcijām, piemēram, I2C, SPI vai UART.
Šīs tapas var nosūtīt strāvu LED, skaņas signālam vai citiem komponentiem, vai arī tos var izmantot kā ievadi sensoru, slēdžu vai citu ievades ierīču nolasīšanai.
Šo tapu izejas jauda ir 3,3 V. Katrai tapai nevajadzētu pārsniegt 16 mA strāvu gan nogremdējot, gan no avota. Visam GPIO tapu komplektam vienā reizē nevajadzētu pārsniegt 50 mA. Tas var būt ierobežojošs, tāpēc dažos projektos, iespējams, būs jākļūst radošam.
Vispārējās GPIO tapas ir fiziski skaitļi 7, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 22, 29, 31, 32, 33, 35, 36, 37, 38 un 40.
I2C tapas
I2C tapas ir dzeltenā krāsā. I2C ir sakaru protokols, kas ļauj ierīcēm sazināties ar Raspberry Pi. Šīs tapas var izmantot arī kā vispārīgas GPIO tapas.
Labs lietošanas piemērs I2C ir populārā MCP23017 porta paplašinātāja mikroshēma, kas var nodrošināt vairāk ievades/izvades tapu, izmantojot šo I2C protokolu.
I2C GPIO tapas ir fiziski tapu numuri 3 un 5.
UART (sērijas) tapas
UART tapas ir pelēkā krāsā. Šīs tapas ir vēl viens sakaru protokols, kas piedāvā seriālos savienojumus un ko var izmantot kā vispārīgas GPIO ieejas/izejas.
Viens no UART izmantošanas veidiem ir seriālā savienojuma iespējošana no Pi uz klēpjdatoru, izmantojot USB. To var panākt, izmantojot papildu plates vai vienkāršus kabeļus. Tas novērš nepieciešamību pēc ekrāna vai interneta savienojuma, lai piekļūtu jūsu Pi.
UART GPIO tapas ir fiziski tapu numuri 8 un 10.
SPI piespraudes
SPI tapas ir rozā krāsā. SPI ir interfeisa kopne, kas sūta datus starp Pi un citu aparatūru un perifērijas ierīcēm. To parasti izmanto tādu ierīču ķēdēšanai kā LED matrica vai displejs.
Tāpat kā citus, šīs tapas var izmantot arī kā vispārīgas GPIO ieejas/izejas.
SPI GPIO tapas ir fiziski tapu numuri 19, 21, 23, 24 un 26.
DNC tapas
Pēdējās ir divas zilas tapas, kuras pašlaik ir apzīmētas kā DNC, kas apzīmē Don Not Connect. Tas var mainīties nākotnē, ja Raspberry Pi Foundation mainīs dēļus vai programmatūru.
DNC GPIO tapas ir fiziski tapu numuri 27 un 28.
GPIO numerācijas konvencijas
Kodējot ar GPIO, jums ir iespēja importēt GPIO bibliotēku vienā no diviem veidiem: BCM vai BOARD.
Pirmais variants ir GPIO BCM. Šī ir Broadcom numerācijas konvencija. To parasti izmanto projektos un aparatūras papildinājumos.
Otrais variants ir GPIO DĒLIS. Šī metode tā vietā izmanto fiziskos tapu numurus, kas ir ērti, skaitot tapas. Jūs redzēsit, ka projektu piemēros tas tiek izmantots retāk.
GPIO režīms tiek iestatīts, importējot GPIO bibliotēku:
importēt RPi. GPIO kā GPIO.
Lai importētu kā BCM:
GPIO.setmode (GPIO.BCM)
Lai importētu kā DĒLE:
GPIO.setmode (GPIO.BOARD)
Abas šīs metodes veic vienu un to pašu darbu. Tas ir numerācijas izvēles jautājums.
Varat izmantot GPIO uzlīmju plāksnes, piemēram, RasPiO Portsplus (attēlā), lai pārbaudītu, kurām tapām pievienojat vadus. Viena puse parāda BCM numerācijas konvenciju. Otra parāda DĒLI. Tātad jūs esat apdrošināts par jebkuru atrasto projektu.