Raspberry Pi může být spousta věcí. To je součást jeho odvolání. Pi můžete používat jako běžný počítač a připojovat periferní zařízení přes porty USB a HDMI na desce. Pokud se chcete ponořit do technických aspektů Pi, zaměřte svou pozornost na sadu pinů po straně desky s obvody. Tyto piny drží klíč k používání Raspberry Pi v IoT, robotice a dalších projektech. Špendlíky nejsou tak zastrašující, jak si možná myslíte, jakmile budou rozebrány a vysvětleny.
Úvod do pinů Raspberry Pi
Termín GPIO (General Purpose Input Output) není pro Raspberry Pi exkluzivní. Vstupní a výstupní piny najdete na většině mikrokontrolérů, jako jsou Arduino, Beaglebone a další. GPIO s Raspberry Pi je dlouhý blok pinů v levém horním rohu desky. Starší modely měly 26 pinů a současné modely 40 pinů. K těmto pinům můžete připojit komponenty a další hardwarová zařízení a pomocí kódu řídit, co komponenty dělají. Je to důležitá součást Raspberry Pi a vynikající způsob, jak se dozvědět o elektronice. Po několika softwarových projektech pravděpodobně zjistíte, že experimentujete s těmito piny a toužíte po smíchání kódu s hardwarem, aby se věci staly v reálném životě. Tento proces může být zastrašující, pokud jste v Pi nový. Vzhledem k tomu, že jeden nesprávný pohyb může poškodit vaše Raspberry Pi, je pochopitelné, že je to pro začátečníky nervózní oblast. Tento článek vysvětluje, co jednotlivé typy pinů GPIO dělají, a jejich omezení.
GPIO
Nejprve se podívejme na GPIO jako celek. Kolíky mohou vypadat stejně, ale všechny mají různé funkce. Obrázek níže ukazuje tyto funkce v různých barvách.
Každý pin je očíslován od 1 do 40, počínaje od levého dolního rohu. Toto jsou fyzická čísla pinů. Existují však také konvence číslování a označování, jako je BCM, které se používají při psaní kódu.
Síla a uzemnění
Červeně zvýrazněné napájecí kolíky označené 3 nebo 5 pro 3,3 V nebo 5 V. Tyto piny umožňují odesílat energii do zařízení bez nutnosti jakéhokoli kódu. Neexistuje ani způsob, jak je vypnout.
Existují dvě napájecí lišty: 3,3 voltů a 5 voltů. Kolejnice 3,3 V je omezena na odběr proudu 50 mA. Naproti tomu 5V kolejnice poskytuje veškerou zbývající kapacitu proudu ze zdroje napájení poté, co Pi přijal to, co potřebuje. Zvýrazněno hnědou barvou jsou zemnicí kolíky (GND). Tyto uzemňovací kolíky jsou důležitou součástí každého projektu elektroniky. 5V GPIO piny jsou fyzická čísla 2 a 4. 3,3V GPIO piny jsou fyzická čísla 1 a 17. Pozemní GPIO piny jsou fyzická čísla 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 a 39.
Vstupní / výstupní piny
Zelené piny jsou obecné piny vstupu / výstupu. Ty lze snadno použít jako vstupy nebo výstupy, aniž by došlo ke střetnutí s jinými funkcemi, jako jsou I2C, SPI nebo UART. Tyto piny mohou vysílat energii do LED, bzučáku nebo jiných komponent, nebo je lze použít jako vstup ke čtení senzorů, spínačů nebo jiných vstupních zařízení.
Výstupní výkon těchto kolíků je 3,3 V. Každý pin by neměl překročit 16 mA proudu, ať už klesajícího nebo napájeného. Celá sada pinů GPIO by nikdy neměla překročit více než 50 mA. To může být omezující, takže v některých projektech možná budete muset být kreativní. Obecné GPIO piny jsou fyzická čísla 7, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 22, 29, 31, 32, 33, 35, 36, 37, 38 a 40.
Piny I2C
Kolíky I2C jsou žluté. I2C je komunikační protokol, který umožňuje zařízením komunikovat s Raspberry Pi. Tyto piny lze také použít jako obecné piny GPIO.
Dobrým příkladem použití I2C je populární čip expandéru portů MCP23017, který vám může poskytnout více vstupních / výstupních pinů prostřednictvím tohoto protokolu I2C. I2C GPIO piny jsou fyzické piny číslo 3 a 5.
UART (sériové) piny
Kolíky UART jsou šedé. Tyto piny jsou dalším komunikačním protokolem, který nabízí sériová připojení a lze je použít jako obecné GPIO vstupy / výstupy.
Jedním z použití UART je povolení sériového 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. UART GPIO piny jsou fyzické piny s čísly 8 a 10.
Špendlíky SPI
Kolíky SPI jsou růžové. SPI je sběrnice rozhraní, která odesílá data mezi Pi a dalším hardwarem a periferiemi. Běžně se používá pro řetězení zařízení, jako je LED matice nebo displej.
Stejně jako ostatní lze tyto piny také použít jako obecné GPIO vstupy / výstupy. SPI GPIO piny jsou fyzické piny s čísly 19, 21, 23, 24 a 26.
Piny DNC
Poslední jsou dva špendlíky v modré barvě, které jsou aktuálně označeny jako DNC, což znamená Nepřipojovat. To se v budoucnu může změnit, pokud Raspberry Pi Foundation změní desky nebo software.
Piny DNC GPIO jsou fyzické piny číslo 27 a 28.
Konvence číslování GPIO
Při kódování pomocí GPIO máte možnost importovat knihovnu GPIO jedním ze dvou způsobů: BCM nebo BOARD. První možnost je GPIO BCM. Toto je konvence číslování Broadcomu. Běžně se používá napříč projekty a hardwarovými doplňky. Druhá možnost je GPIO BOARD. Tato metoda místo toho používá čísla fyzických pinů, což je užitečné při počítání pinů. Zjistíte, že se v příkladech projektů používá méně.
Režim GPIO je nastaven 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 provádějí stejnou práci. Jde o preference číslování. Ke kontrole, ke kterým pinům připojujete vodiče, můžete použít štítkové desky GPIO, jako je RasPiO Portsplus (na obrázku). Jedna strana ukazuje konvenci číslování BCM. Druhý ukazuje DESKU. Jste tedy krytí pro jakýkoli projekt, který najdete.