Raspberry Pi — это дешевый и крошечный компьютер, способный выполнять огромное количество задач, включая ретро-игры и домашний медиацентр.
, Пи также уделяет большое внимание образованию, как с нуля
и Minecraft Pi издание
направлены на то, чтобы помочь молодым людям научиться кодировать, а контакты GPIO (Универсальный ввод / вывод) Откройте для себя целый мир DIY электронной техники и изобретательства.
Что такое Raspberry Pi GPIO Pins?
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о выводах Pi GPIO: что они могут делать, как их использовать и как избежать ошибок при их использовании.
Примечание, прежде чем мы начнем: Различные ревизии Pi могут отличаться в зависимости от их булавки! Прежде чем прикреплять что-либо к вашей доске, убедитесь, что вы используете правильные. Быстрый способ проверить это набрать цоколевка в терминал вашего Raspberry Pi, который выведет диаграмму вашей текущей настройки.
Контакты GPIO встроены в монтажную плату компьютера. Пользователь может контролировать их поведение, чтобы они могли считывать данные с датчиков и управлять такими компонентами, как светодиоды, двигатели и дисплеи. У более старых моделей Pi было 26 выводов GPIO, а у более новых моделей — 40. На этой диаграмме показано, что делает каждый вывод:
На помеченной диаграмме выше вы можете видеть, что есть разные типы выводов GPIO, которые служат разным целям. Вы можете найти интерактивную версию этого графика на pinout.xyz. Он также описывает одну из первых запутанных вещей, с которыми вам придется бороться. К каждому выводу прикреплены два номера. это BOARD число (числа в кружке) и его BCM (Broadcom SOC канал) номер. Вы можете выбрать, какое соглашение использовать при написании кода Python:
# 1 - GPIO/BCM Numbering
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# 2 - Board Numbering
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
Вы можете использовать только одно соглашение в каждом проекте, поэтому выберите одно и придерживайтесь его. Ни одна из конвенций не является «правильной», поэтому придерживайтесь того, что наиболее разумно для вас. Однако стоит отметить, что некоторые периферийные устройства используют нумерацию GPIO / BCM.
Для этой статьи мы будем придерживаться BOARD нумерация. Так что же на самом деле делают булавки?
Силовые контакты
Давайте начнем с штырьков питания. Raspberry Pi может обеспечить питание 5 В (контакты 2 и 4) и 3,3 В (контакты 1 и 17). Это также обеспечивает земля (GND) для цепей на контактах 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 и 39.
К сожалению, нет однозначного ответа на то, какой ток могут потреблять выводы питания 5 В, так как он зависит от того, какой источник питания вы используете, и какие другие компоненты вы подключили к вашему Pi. Raspberry Pi 3 потребляет только 2,5 А от своего источника питания и требует около 750 мА для загрузки и нормальной работы без головы. Это означает, что если вы используете блок питания на 2,5 А, контакты 5 В могут подавать суммарный ток около 1,7 А максимум. Досадно, однако, что это зависит от модели Pi, как показано в следующей таблице:
Изображение предоставлено: raspberrypi.org
Для большинства пользователей, только начинающих с Pi, это не будет проблемой, но об этом следует помнить, поскольку вы проводите больше времени с выводами GPIO.
Контакты 3.3 В несколько проще: последние версии Raspberry Pi (модель B + и выше) обеспечивают до 500mA Всего, и старые модели, обеспечивающие только 50мА. Обратите внимание, что этот ток также распространяется на все остальные выводы GPIO!
Таким образом, эти контакты могут обеспечить питание ваших компонентов, но это все, что они делают. Настоящие забавные вещи приходят от остальных штифтов.
Стандарт GPIO
На приведенном выше графике, игнорируя выводы питания, вы увидите, что некоторые из них отмечены разными цветами. Зеленые контакты — это стандартные контакты GPIO, и именно они вы будете использовать в большинстве начинающих проектов. Эти контакты способны 3,3 В выход, также называется установкой булавки ВЫСОКО в коде. Когда выходной контакт НИЗКИЙ это означает, что он просто обеспечивает 0v.
Они также способны принимать вход до 3.3 В, который выводит как ВЫСОКО.
Не снабжайте контакты более 3,3 В: это быстрый способ поджарить своего Пи!
Чтобы получить отличное руководство по началу работы с выводами GPIO в простом проекте, попробуйте наш проект «Начало работы с Raspberry Pi GPIO».
,
Хотя в этой статье мы рассмотрим некоторые контакты со специальным использованием, вы можете использовать любые контакты кроме выводов питания и выводов 27 и 28 как обычные контакты GPIO.
PWM
ШИМ (широтно-импульсная модуляция) используется с такими компонентами, как двигатели, сервоприводы и светодиоды, посылая короткие импульсы, чтобы контролировать, сколько энергии они получают. Мы использовали его с Arduino в нашем учебном пособии по светодиодным полосам
,
ШИМ также возможно на Pi. Вывод 12 (GPIO 18) и вывод 35 (GPIO 35) имеют аппаратную ШИМ-поддержку, хотя Pi также может предоставлять программный ШИМ через такие библиотеки, как pigpio.
Для ознакомления с кодом, необходимым для ШИМ, это простое руководство по яркости светодиодов должно помочь вам в этом.
УАПП
Контакты 8 и 10 (GPIO 14 и 15) — это контакты UART, предназначенные для связи с Pi через последовательный порт. В некоторых ситуациях вы можете захотеть это сделать, но для большинства новичков, подключающихся к вашему Pi без подключения к сети через SSH
или с помощью VNC
наверное будет проще.
Если вас интересует подробное представление о том, как работают последовательные контакты, это отличный учебник.
SPI
SPI (последовательная периферийная интерфейсная шина) это метод связи с такими устройствами, как считыватель RFID, который мы использовали в нашем DIY Smart Lock с Arduino и RFID
проект.
Это позволяет устройствам взаимодействовать с Raspberry Pi синхронно, что означает, что между мастер а также рабыня устройства. Если вы когда-либо использовали маленький сенсорный экран для своего Pi, это то, как они общались.
Изображение предоставлено Gareth Halfacree / flickr.com
Существуют различные устройства и расширения HAT для Raspberry Pi, которые используют SPI, и это может открыть ваши проекты гораздо большему количеству оборудования, чем могут выдержать обычные выводы GPIO. Однако для его работы требуется достаточно много проводки. Подробный обзор SPI представлен на веб-сайте фонда Raspberry Pi.
Пины 19, 21, 23, 24, 25 а также 26 (GPIO 10, 9, 11, 8, GND и GPIO 26) используются для подключения к устройству SPI, и все они необходимы для бесперебойной работы. Хороший способ избежать всех спагетти — это купить готовое расширение, такое как Sense HAT, которое устанавливается поверх вашей доски и оснащено светодиодной матрицей и широким набором датчиков. Он был любимым уже несколько лет, и даже использовался на Международной космической станции для экспериментов!
Протокол SPI не включен в стандартную комплектацию Raspbian, но его можно включить в файле raspi-config вместе с I2C.
I2C
I2C (Интегрированная Цепь) аналогичен SPI, но, как правило, считается более простым в настройке и использовании. Он взаимодействует асинхронно и способен поддерживать столько разных устройств, сколько необходимо, при условии, что каждое из них имеет уникальные адреса на шине I2C. Благодаря этой системе адресации Pi требуется только два контакта I2C — контакт 3 (GPIO 2) и контакт 5 (GPIO 3), что делает его намного более простым в использовании, чем SPI.
Небольшая площадь I2C открывает огромный спектр возможностей. При использовании стандартных выводов GPIO настройка ЖК-экрана и некоторых кнопок занимают почти каждый вывод, а использование устройства I2C, такого как контроллер Adafruit Negative LCD, позволяет сократить до двух выводов!
Sparkfun имеет полное изложение SPI и I2C вместе с примерами, чтобы вы начали.
Контакты 27 и 28 (отмеченные ID_SD и ID_SC) также являются I2C. Pi используются для внутренних функций, а также для некоторых плат HAT. Как правило, не связывайтесь с ними, если только вы действительно знаю, что ты делаешь!
Raspberry Pi: GPIO Pin для всего!
Raspberry Pi — это швейцарский армейский нож современной вычислительной техники. Наряду с огромным количеством удивительных ежедневных применений, он также открывает любому человеку возможность создавать свои собственные классные творения.
Многие начинающие проекты Raspberry Pi
используйте протоколы, обсужденные в этой статье, и практический подход — лучший способ учиться. Продолжайте возиться и получайте удовольствие!
