Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τις καρφίτσες Raspberry Pi GPIO

Διαφήμιση

Το Raspberry Pi είναι ένας φτηνός και μικροσκοπικός υπολογιστής ικανός για μια τεράστια σειρά εργασιών, όπως ρετρό παιχνίδια και είναι ένα κέντρο οικιακών μέσων Εγκαταστήστε το Kodi για να μετατρέψετε το Raspberry Pi σε κέντρο οικιακών μέσωνΕάν διαθέτετε Raspberry Pi, μπορείτε να το μετατρέψετε σε ένα φτηνό αλλά αποτελεσματικό κέντρο οικιακών μέσων με την εγκατάσταση του Kodi. Διαβάστε περισσότερα . Το Pi έχει επίσης μεγάλη έμφαση στην εκπαίδευση, και με τα δύο Γρατσουνιά Ξεκινώντας με το Scratch στο Raspberry PiΤο φροντιστήριο Ξυστό σας επιτρέπει να διασκεδάσετε με ένα Raspberry Pi, ακόμη και αν δεν ξέρετε πώς να κωδικοποιήσετε. Διαβάστε περισσότερα και Έκδοση Minecraft Pi Μάθετε Python και Electronics με το Minecraft Pi EditionΘέλατε πάντα να μάθετε να κωδικοποιείτε αλλά δεν ξέρετε από πού να ξεκινήσετε; Μάθετε πώς να ελέγχετε το Minecraft στο Raspberry Pi χρησιμοποιώντας Python και μερικά απλά ηλεκτρονικά. Διαβάστε περισσότερα με στόχο να βοηθήσουν τους νέους να μάθουν να κωδικοποιούν και τις καρφίτσες GPIO (

Εισαγωγή / έξοδος γενικού σκοπού) ανοίξτε έναν ολόκληρο κόσμο ηλεκτρονικών παιχνιδιών και εφευρέσεων DIY.

Τι είναι οι καρφίτσες Raspberry Pi GPIO;

Σε αυτό το άρθρο, θα σας πούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τις καρφίτσες GPIO του Pi: τι μπορούν να κάνουν, πώς να τα χρησιμοποιήσετε και λάθη που πρέπει να αποφύγετε κατά τη χρήση τους.

Μια σημείωση πριν ξεκινήσουμε: Διαφορετικές αναθεωρήσεις του Pi μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τις καρφίτσες τους! Πριν συνδέσετε οτιδήποτε στον πίνακα σας, βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τα σωστά. Ένας γρήγορος τρόπος ελέγχου είναι να πληκτρολογήσετε καρφίτσα στο τερματικό του Raspberry Pi, το οποίο θα εμφανίσει ένα διάγραμμα της τρέχουσας εγκατάστασής σας.

Οι ακίδες GPIO είναι ενσωματωμένες στην πλακέτα κυκλώματος του υπολογιστή. Η συμπεριφορά τους μπορεί να ελεγχθεί από τον χρήστη για να του επιτρέψει να διαβάσει δεδομένα από αισθητήρες και να ελέγξει εξαρτήματα όπως LED, κινητήρες και οθόνες. Τα παλαιότερα μοντέλα του Pi είχαν 26 καρφίτσες GPIO, ενώ τα νεότερα μοντέλα έχουν 40. Αυτό το γράφημα δείχνει τι κάνει κάθε πείρος:

Στο παραπάνω διάγραμμα με ετικέτα, μπορείτε να δείτε ότι υπάρχουν διαφορετικοί τύποι ακίδων GPIO που εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς. Μπορείτε να βρείτε μια διαδραστική έκδοση αυτού του γραφήματος στη διεύθυνση pinout.xyz Περιγράφει επίσης ένα από τα πρώτα μπερδεμένα πράγματα που θα πρέπει να αντιμετωπίσετε. Κάθε καρφίτσα έχει δύο αριθμούς συνδεδεμένους σε αυτό. Του ΣΑΝΙΔΑ αριθμός (οι αριθμοί στον κύκλο) και το BCM Αριθμός (κανάλι Broadcom SOC). Μπορείτε να επιλέξετε ποια σύμβαση θα χρησιμοποιήσετε όταν γράφετε τον κωδικό Python:

# 1 - Αρίθμηση GPIO / BCM. GPIO.setmode (GPIO.BCM) # 2 - Αρίθμηση πλακέτας. GPIO.setmode (GPIO.BOARD)

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μόνο μία σύμβαση σε κάθε έργο, οπότε επιλέξτε μία και ακολουθήστε την. Καμία από τις συμβάσεις δεν είναι "σωστή", οπότε πηγαίνετε με ό, τι έχει νόημα για εσάς. Αξίζει να σημειωθεί, ωστόσο, ότι ορισμένα περιφερειακά βασίζονται στην αρίθμηση GPIO / BCM.

Για αυτό το άρθρο, θα εμμείνουμε ΣΑΝΙΔΑ αρίθμηση. Τι κάνουν λοιπόν οι ακίδες;

Power Pin

Ας ξεκινήσουμε με τους πείρους τροφοδοσίας. Το Raspberry Pi μπορεί να παρέχει ισχύ 5v (ακίδες 2 και 4) και 3.3v (ακίδες 1 και 17). Παρέχει επίσης ένα έδαφος (GND) για κυκλώματα στις ακίδες 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 και 39.

Δυστυχώς, δεν υπάρχει καμία απάντηση στο πόσο ρεύμα μπορούν να αντλήσουν οι ακροδέκτες τροφοδοσίας 5v, καθώς εξαρτάται από το τι τροφοδοτικό χρησιμοποιείτε και τι άλλο στοιχεία που έχετε προσαρτήσει στο Pi σας. Το Raspberry Pi 3 θα αντλήσει μόνο 2.5Α από την τροφοδοσία του και απαιτεί περίπου 750mA για εκκίνηση και κανονικό ακέφαλο λειτουργία. Αυτό σημαίνει ότι εάν χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό 2.5Α, οι ακίδες 5v μπορούν να παρέχουν συνολικό ρεύμα περίπου 1,7A μέγιστο. Ωστόσο, αυτό είναι ενοχλητικό μεταξύ των μοντέλων του Pi, καθώς αυτός ο πίνακας δείχνει:

Για τους περισσότερους χρήστες που μόλις ξεκινούν με το Pi, αυτό δεν θα είναι πρόβλημα, αλλά είναι κάτι που πρέπει να θυμάστε καθώς περνάτε περισσότερο χρόνο με τις καρφίτσες GPIO.

Οι ακίδες 3.3v είναι κάπως απλούστερες, με τις πρόσφατες αναθεωρήσεις του Raspberry Pi (Μοντέλο B + και μετά) να παρέχουν έως και 500mA συνολικά, και παλαιότερα μοντέλα που παρέχουν μόνο 50mA. Λάβετε υπόψη ότι αυτό το ρεύμα κοινοποιείται και σε όλες τις άλλες καρφίτσες GPIO!

Έτσι, αυτές οι καρφίτσες μπορούν να παρέχουν ισχύ στα εξαρτήματά σας, αλλά αυτό είναι το μόνο που κάνουν. Τα πραγματικά διασκεδαστικά πράγματα προέρχονται από τις υπόλοιπες καρφίτσες.

Πρότυπο GPIO

Στο παραπάνω γράφημα, αγνοώντας τους πείρους τροφοδοσίας, θα δείτε ότι ορισμένα επισημαίνονται με διαφορετικά χρώματα. Οι πράσινες καρφίτσες είναι τυπικές καρφίτσες GPIO, και αυτές είναι που θα χρησιμοποιήσετε για τα περισσότερα έργα για αρχάριους. Αυτές οι καρφίτσες έχουν δυνατότητα 3.3v παραγωγή, αναφέρεται επίσης ως ρύθμιση του πείρου ΥΨΗΛΟΣ σε κωδικό. Όταν ένας πείρος εξόδου είναι ΧΑΜΗΛΟΣ Αυτό σημαίνει ότι παρέχει απλώς 0v.

Είναι επίσης ικανοί να πάρουν ένα εισαγωγή έως 3,3v, την οποία ο πείρος διαβάζει ως ΥΨΗΛΟΣ.

Μην παρέχετε τους πείρους μεγαλύτερους από 3,3v: αυτός είναι ένας γρήγορος τρόπος να τηγανίζετε το Pi σας!

Για έναν εξαιρετικό οδηγό για να ξεκινήσετε να χρησιμοποιείτε τις καρφίτσες GPIO σε ένα απλό έργο, δοκιμάστε το Ξεκινώντας με το έργο Raspberry Pi GPIO Ξεκινώντας με το GPIO σε ένα Raspberry PiΑν το Arduino ήταν δροσερό, περιμένετε μέχρι να πάρετε τα χέρια σας σε ένα Raspberry Pi - αυτά τα πράγματα είναι καταπληκτικά. Εκτός από έναν πλήρως λειτουργικό υπολογιστή, έχουν επίσης ... Διαβάστε περισσότερα .

Ενώ θα καλύψουμε μερικές από τις καρφίτσες με ειδικές χρήσεις σε αυτό το άρθρο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε καρφίτσες εκτός από τους πείρους τροφοδοσίας και τους πείρους 27 και 28 ως κανονικές καρφίτσες GPIO.

PWM

PWM (Διαμόρφωση παλμού πλάτους) χρησιμοποιείται με εξαρτήματα όπως κινητήρες, σερβο και LED στέλνοντας σύντομους παλμούς για τον έλεγχο της ισχύος που λαμβάνουν. Το χρησιμοποιήσαμε με ένα Arduino στο δικό μας Οδηγός για τον τελικό οδηγό LED Strips Ο τελικός οδηγός για τη σύνδεση λωρίδων φωτός LED στο ArduinoΈνα από τα πιο κοινά προϊόντα LED είναι η λωρίδα LED. Σε αυτό το άρθρο, θα καλύψουμε τον τρόπο ρύθμισης των δύο πιο κοινών τύπων με ένα Arduino. Διαβάστε περισσότερα .

Το PWM είναι επίσης δυνατό στο Pi. Το Pin 12 (GPIO 18) και το pin 35 (GPIO 35) είναι εξοπλισμένα με δυνατότητα PWM, αν και το Pi είναι επίσης σε θέση να παρέχει λογισμικό PWM μέσω βιβλιοθηκών όπως χοίρος.

Για μια εισαγωγή στον κωδικό που απαιτείται για το PWM, αυτό είναι απλό Οδηγός φωτεινότητας LED θα σας βοηθήσει να ξεκινήσετε.

UART

Οι ακίδες 8 και 10 (GPIO 14 και 15) είναι ακροδέκτες UART, σχεδιασμένοι για επικοινωνία με το Pi χρησιμοποιώντας τη σειριακή θύρα. Υπάρχουν ορισμένες καταστάσεις όπου μπορεί να θέλετε να το κάνετε αυτό, αλλά για τους περισσότερους αρχάριους που συνδέονται με το Pi σας χωρίς κεφάλι μέσω SSH Ρύθμιση του Raspberry Pi για χρήση χωρίς κεφαλή με SSHΤο Raspberry Pi μπορεί να δεχτεί εντολές SSH όταν είναι συνδεδεμένο σε τοπικό δίκτυο (είτε μέσω Ethernet ή Wi-Fi), επιτρέποντάς σας να το ρυθμίσετε εύκολα. Τα οφέλη του SSH υπερβαίνουν την αναστάτωση της καθημερινής προβολής ... Διαβάστε περισσότερα ή χρησιμοποιώντας ένα VNC Πώς να εκτελέσετε μια απομακρυσμένη επιφάνεια εργασίας στο Raspberry Pi με VNCΤι γίνεται αν χρειάζεστε πρόσβαση στην επιφάνεια εργασίας Raspberry Pi από τον υπολογιστή ή τον φορητό υπολογιστή σας, χωρίς να χρειάζεται να συνδέσετε πληκτρολόγιο, ποντίκι και οθόνη; Εδώ μπαίνει το VNC. Διαβάστε περισσότερα πιθανότατα θα είναι ευκολότερο.

Εάν ενδιαφέρεστε για μια λεπτομερή εικόνα του τρόπου λειτουργίας των σειριακών καρφιτσών, αυτό είναι ένα υπέροχο αστάρι.

SPI

SPI (δίαυλος σειριακής περιφερειακής διεπαφής) είναι μια μέθοδος επικοινωνίας με συσκευές όπως ο αναγνώστης RFID που χρησιμοποιήσαμε στο δικό μας DIY Smart Lock με Arduino και RFID DIY Smart Lock με Arduino και RFIDΔείτε πώς μπορείτε να δημιουργήσετε ένα απλό έξυπνο κλείδωμα με βάση το RFID χρησιμοποιώντας ένα Arduino ως ραχοκοκαλιά και μερικά φθηνά εξαρτήματα. Διαβάστε περισσότερα έργο.

Επιτρέπει στις συσκευές να επικοινωνούν ταυτόχρονα με το Raspberry Pi, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να περάσουν πολύ περισσότερα δεδομένα μεταξύ του κύριος και δούλος συσκευές. Εάν έχετε χρησιμοποιήσει ποτέ ένα μικρή οθόνη αφής για το Pi σας, έτσι επικοινωνούν.

Υπάρχουν διάφορες συσκευές και HAT επέκτασης για το Raspberry Pi που χρησιμοποιούν SPI και μπορεί να ανοίξει τα έργα σας σε πολύ περισσότερο υλικό από ό, τι μπορούν να διατηρήσουν οι κανονικές ακίδες GPIO. Ωστόσο, απαιτεί αρκετή καλωδίωση για να λειτουργήσει. Υπάρχει μια σε βάθος επισκόπηση του SPI στο Ιστοσελίδα ιδρύματος Raspberry Pi.

Καρφίτσες 19, 21, 23, 24, 25 και 26 (Τα GPIO 10, 9, 11, 8, GND και GPIO 26) χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση σε μια συσκευή SPI, και όλα αυτά απαιτούνται για ομαλή λειτουργία. Ένας καλός τρόπος για να αποφύγετε όλα τα μακαρόνια είναι να αγοράσετε μια επέκταση premade όπως το Αίσθηση ΚΑΠ, που ταιριάζει στο πάνω μέρος του σκάφους σας και του παρέχει μια μήτρα LED και μια μεγάλη σειρά αισθητήρων. Ήταν αγαπημένο εδώ και αρκετά χρόνια και ήταν ακόμη χρησιμοποιείται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό να κάνουμε κάποια πειράματα!

Το πρωτόκολλο SPI δεν είναι ενεργοποιημένο ως βασικό στο Raspbian, αλλά μπορεί να ενεργοποιηθεί στο αρχείο raspi-config, μαζί με το I2C.

I2C

I2C (Ενσωματωμένο κύκλωμα) είναι παρόμοιο με το SPI, αλλά γενικά θεωρείται ευκολότερο στη ρύθμιση και στη χρήση. Επικοινωνεί ασύγχρονα και είναι ικανό να διατηρεί όσες διαφορετικές συσκευές χρειάζονται, υπό την προϋπόθεση ότι κάθε μία έχει μοναδικές θέσεις διευθύνσεων στο δίαυλο I2C. Λόγω αυτού του συστήματος διευθυνσιοδότησης, το Pi χρειάζεται μόνο δύο καρφίτσες I2C - pin 3 (GPIO 2) και pin 5 (GPIO 3), καθιστώντας πολύ πιο απλό στη χρήση από το SPI.

Το μικρό αποτύπωμα του I2C ανοίγει ένα τεράστιο φάσμα δυνατοτήτων. Με τις τυπικές καρφίτσες GPIO, η ρύθμιση μιας οθόνης LCD και ορισμένα κουμπιά θα καταλαμβάνουν σχεδόν κάθε καρφίτσα, χρησιμοποιώντας μια συσκευή I2C όπως Adafruit Αρνητικός ελεγκτής LCD το φέρνει κάτω μόνο σε δύο ακίδες!

Το Sparkfun έχει ένα πλήρης κατάταξη των SPI και I2C μαζί με παραδείγματα για να ξεκινήσετε.

Οι ακίδες 27 και 28 (με την ένδειξη ID_SD και ID_SC) είναι επίσης I2C. Χρησιμοποιούνται από το Pi για εσωτερικές λειτουργίες, καθώς και για κάποιους πίνακες HAT. Κατά γενικό κανόνα, μην τα χτυπάτε εκτός εάν εσείς Πραγματικά ξέρεις τι κάνεις!

Raspberry Pi: Μια καρφίτσα GPIO για τα πάντα!

Το Raspberry Pi είναι το Swiss Army Knife της σύγχρονης πληροφορικής. Μαζί με ένα τεράστιο ποσό φοβερές καθημερινές χρήσεις, ανοίγει επίσης σε κανέναν τη δυνατότητα να δημιουργήσουν τις δικές τους δροσερές δημιουργίες.

Πολλά Αρχικά έργα Raspberry Pi Τα 11 καλύτερα έργα Raspberry Pi για αρχάριουςΑυτά τα έργα Raspberry Pi για αρχάριους είναι ιδανικά για να ξεκινήσετε με τις δυνατότητες οποιουδήποτε μοντέλου Raspberry Pi. Διαβάστε περισσότερα χρησιμοποιήστε τα πρωτόκολλα που συζητούνται σε αυτό το άρθρο και μια πρακτική προσέγγιση είναι ο καλύτερος τρόπος για να μάθετε. Συνεχίστε να παίζετε και διασκεδάστε!