Raspberry Pi voi olla mitä tahansa. Se on osa sen vetoomusta. Voit käyttää Pi:tä tavallisena PC:nä ja liittää oheislaitteita kortin USB- ja HDMI-porttien kautta. Jos haluat syventyä Pi:n teknisiin yksityiskohtiin, kiinnitä huomiosi piirilevyn reunassa oleviin nastojen joukkoon. Nämä nastat ovat avainasemassa Raspberry Pi:n käytössä IoT:ssä, robotiikassa ja muissa projekteissa. Neulat eivät ole niin pelottavia kuin luulisi, kun ne on hajotettu ja asetettu.
Johdatus Raspberry Pi:iin. Pins
Termi GPIO (General Purpose Input Output) ei ole yksinomainen Raspberry Pi:lle. Tulo- ja lähtönastat löytyvät useimmista mikro-ohjaimista, kuten Arduino, Beaglebone ja muut. Raspberry Pi:llä varustettu GPIO on pitkä nastalohko laudan vasemmassa yläkulmassa. Vanhemmissa malleissa oli 26 nastaa ja nykyisissä malleissa 40 nastaa. Voit liittää komponentteja ja muita laitteita näihin nastoihin ja määrittää koodin avulla, mitä komponentit tekevät. Se on tärkeä osa Raspberry Pi:tä ja erinomainen tapa oppia elektroniikasta. Muutaman ohjelmistoprojektin jälkeen tulet luultavasti kokeilemaan näitä nastaja ja innokkaita yhdistämään koodisi laitteistoon saadaksesi asioita tapahtumaan tosielämässä. Tämä prosessi voi olla pelottava, jos olet uusi Pi:n käyttäjä. Koska yksikin väärä liike voi vahingoittaa Raspberry Pi -laitetta, on ymmärrettävää, että se on hermostunut alue aloittelijoille. Tässä artikkelissa kerrotaan, mitä kukin GPIO-nastatyyppi tekee ja mitkä ovat sen rajoitukset.
GPIO
Katsotaanpa ensin GPIO:ta kokonaisuutena. Nastat voivat näyttää samalta, mutta niillä kaikilla on eri toiminnot. Alla olevassa kuvassa nämä toiminnot näkyvät eri väreissä.
Jokainen nasta on numeroitu 1-40 alkaen vasemmasta alakulmasta. Nämä ovat fyysisiä PIN-numeroita. On kuitenkin olemassa myös numerointi- ja merkintäkäytäntöjä, kuten BCM, joita käytetään koodia kirjoitettaessa.
Valta ja maa
Punaisella merkityt virtanastat, joissa on merkintä 3 tai 5, 3,3 V tai 5 V. Nämä nastat mahdollistavat virran lähettämisen laitteeseen ilman koodia. Sitä ei myöskään voi poistaa käytöstä.
Virtakiskoja on kaksi: 3,3 volttia ja 5 volttia. 3,3 V:n kisko on rajoitettu 50 mA:n virrankulutukseen. Sitä vastoin 5 V:n kisko tarjoaa virtakapasitanssin, joka jää yli virtalähteestä, kun Pi ottaa tarvitsemansa. Korostettu ruskealla ovat maadoitusnastat (GND). Nämä maapanokset ovat olennainen osa kaikkia elektroniikkaprojekteja. 5 V GPIO-nastat ovat fyysisiä numeroita 2 ja 4. 3,3 V GPIO-nastat ovat fyysisiä numeroita 1 ja 17. Maadoitettuja GPIO-nastat ovat fyysisiä numeroita 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 ja 39.
Input/Output Pins
Vihreät nastat ovat yleisiä tulo-/lähtönastoja. Näitä voidaan helposti käyttää tuloina tai lähtöinä ilman, että ne ovat ristiriidassa muiden toimintojen, kuten I2C, SPI tai UART, kanssa. Nämä nastat voivat lähettää virtaa LED-valoihin, summeriin tai muihin komponentteihin, tai niitä voidaan käyttää tuloina antureiden, kytkimien tai muiden syöttölaitteiden lukemiseen.
Näiden nastojen lähtöteho on 3,3 V. Yksikään nasta ei saa ylittää 16 mA virtaa sekä uppoamisen että lähteen osalta. Koko GPIO-nastasarja ei saa ylittää 50 mA kerrallaan. Tämä voi olla rajoittavaa, joten jotkin projektit saattavat edellyttää luovuutta. Yleiset GPIO-nastat ovat fyysisiä numeroita 7, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 22, 29, 31, 32, 33, 35, 36, 37, 38 ja 40.
I2C nastat
I2C-nastat ovat keltaisia. I2C on tiedonsiirtoprotokolla, jonka avulla laitteet voivat kommunikoida Raspberry Pi:n kanssa. Näitä nastoja voidaan käyttää myös yleisinä GPIO-nasteina.
Hyvä esimerkki I2C:n käytöstä on suosittu MCP23017-portin laajennussiru, joka voi antaa sinulle enemmän tulo-/lähtönastoja tämän I2C-protokollan kautta. I2C GPIO -nastat ovat fyysisiä pin-numeroita 3 ja 5.
UART (sarja) nastat
UART-nastat ovat harmaita. Nämä nastat ovat toinen viestintäprotokolla, joka tarjoaa sarjayhteydet ja joita voidaan käyttää yleisinä GPIO-tuloina/-lähtöinä.
Yksi UART:n käyttötarkoitus on mahdollistaa sarjayhteys Pi:stä kannettavaan tietokoneeseen USB:n kautta. Tämä voidaan tehdä käyttämällä lisälevyjä tai yksinkertaisia kaapeleita. Se eliminoi näytön tai Internet-yhteyden tarpeen Pi:n käyttämiseen. UART GPIO -nastat ovat fyysisiä pin-numeroita 8 ja 10.
SPI-nastat
SPI-nastat ovat vaaleanpunaisia. SPI on liitäntäväylä, joka siirtää dataa Pi:n ja muiden laitteistojen ja oheislaitteiden välillä. Sitä käytetään usein laitteiden, kuten LED-matriisin tai näytön, yhdistämiseen.
Kuten muitakin, näitä nastoja voidaan käyttää myös yleisinä GPIO-tuloina/-lähtöinä. SPI GPIO -nastat ovat fyysisiä pin-numeroita 19, 21, 23, 24 ja 26.
DNC-nastat
Jälkimmäiset ovat kaksi sinistä nastaa, jotka on tällä hetkellä merkitty nimellä DNC, joka tarkoittaa Älä yhdistä. Tämä voi muuttua tulevaisuudessa, jos Raspberry Pi Foundation muuttaa levyjä tai ohjelmistoja.
DNC GPIO -nastat ovat fyysisiä pin-numeroita 27 ja 28.
GPIO-numerointikäytännöt
Kun koodaat GPIO:lla, voit tuoda GPIO-kirjaston kahdella tavalla: BCM tai BOARD. Ensimmäinen vaihtoehto on GPIO BCM† Tämä on Broadcomin numerointikäytäntö. Sitä käytetään usein projekteissa ja laitteistolisäosissa. Toinen vaihtoehto on GPIO BOARD† Tämä menetelmä käyttää sen sijaan fyysisiä pin-numeroita, mikä on hyödyllistä pinssien laskennassa. Huomaat, että sitä käytetään vähemmän projektiesimerkeissä.
GPIO-tila asetetaan, kun tuodaan GPIO-kirjastoa: tuo RPi.GPIO GPIO-muodossa
Tuo nimellä BCM: GPIO.setmode(GPIO.BCM)
Tuodaksesi nimellä: LAUTANEN: GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
Molemmat menetelmät tekevät saman työn. Se on numerointikysymys. Voit käyttää GPIO-tarralevyjä, kuten RasPiO Portsplusia (kuvassa), tarkistaaksesi, mihin nastoihin liität johdot. Toisella puolella on BCM-numerointikäytäntö. Toisessa näkyy BOARD. Joten olet suojattu kaikista löytämistäsi projekteista.