Распиновка GPIO Raspberry — функции различных контактов Raspberry Pi

Raspberry Pi — важный микроконтроллер в проектах по электронике для роботов. Это в первую очередь благодаря его совместимости с другими периферийными устройствами, такими как аудиоразъем, освещение и датчики. В этой статье мы подробно обсудим особенности распиновки GPIO Raspberry.

Знакомство с выводами GPIO

Рис. 1. Электронная плата Raspberry Pi, сделанная своими руками

Как правило, контакт заголовка GPIO представляет собой цифровой преобразователь и может находиться как во включенном, так и в выключенном состоянии. Вот полный список ключевых контактов:

Контакты 5 В

Это выходные контакты, полезные для обеспечения выхода питания 5 В от Raspberry Pi. Часто это PIN-коды 2 и 4. 

Контакты 3,3 В

Их основная функция — подавать питание 3,3 В на внешние компоненты Raspberry Pi. Вы найдете их как контакты 1 и 17.

Заземляющие контакты GND

Заземляющие соединения часто находятся рядом с электрическими цепями, чтобы защитить плату Raspberry Pi от возгорания. Кроме того, именно с земли можно измерить напряжение в электрической цепи. Контакты разъема GPIO для заземления включают 39, 34, 30, 25, 20, 14, 9 и 6. 

Зарезервированные пины

Они необходимы для включения альтернативных функций, в частности, связи EEPROM и I2C. Однако, если вы плохо разбираетесь в работе Raspberry Pi, не подключайте к ним никаких устройств. Зарезервированные контакты GPIO с альтернативными функциями включают контакты 27 и 28. 

Различные функции, выполняемые контактами GPIO.

Рис. 2. GPIO с электронными компонентами на интегральной плате. Фон

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Выводы GPIO необходимы для широтно-импульсной модуляции, преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Все контакты могут быть полезны в программной ШИМ, но для аппаратной ШИМ необходимы только контакты 12, 13, 18 и 19.

Выводы последовательного периферийного интерфейса на Raspberry Pi 4

Последовательный периферийный интерфейс (SPI) необходим для облегчения связи между устройствами и Raspberry Pi. Примеры устройств включают приводы и датчики.

По сути, Raspberry Pi взаимодействует через протокол шины master-slave. Он включает в себя вывод Master Out Slave (MOSI) и вывод Master In Slave Out (MISO). Первый удобен для отправки данных на внешнее устройство, а второй помогает получать данные с внешних устройств.

Также обратите внимание, что последовательный порт требует использования не менее 5 портов GPIO, в первую очередь для MISO, MOSI, GND, CE и SCLK. В этом случае контакт последовательного порта CE включает или отключает интеграцию схемы. С другой стороны, SCLK выполняет роль часов в SPI-коммуникациях.

Выводы межинтегральной схемы на Raspberry Pi 4

Рис. 3. Raspberry Pi Pico

Вы также можете использовать контакты GPIO чипсета Inter-Integrated Circuit (I2C) для управления периферийными устройствами на модели Raspberry Pi. Другие важные контакты включают порты Serial Clock (SCL) и Serial Data (SDA) GPIO. Другой тип данных, которые вы можете отправить, — это стираемая программируемая постоянная память (EEPROM).

Для передачи данных через SDA вы будете использовать контакт 2 разъема Raspberry Pi GPIO. Кроме того, для управления скоростью передачи данных вы будете использовать физический контакт GPIO 3, который в этом случае будет функционировать как разъем SCL GPIO. С другой стороны, вы будете использовать контакт 0 разъема GPIO для передачи данных от оборудования Pi GPIO для EEPROM.

Наконец, первый контакт разъема GPIO функционирует как дополнительный контакт GPIO для управления скоростью передачи данных.

Выводы UART на Raspberry Pi 4

В универсальном асинхронном приемнике-передатчике UART реализована последовательная побитовая передача данных. Для этой передачи необходимы передатчик и приемник. Для этих функций доступны контакты GPIO 14 и 15. Первый является передатчиком, а второй действует как приемник.

Как получить распиновку для запуска Raspberry Pi？

Рис. 4. Одноплатная плата Raspberry pi

Во-первых, вам нужно знать версию Raspberry Pi GPIO, которую вы используете, чтобы понять распиновку. Полный список различных версий включает Raspberry Pi 1, 2, 3 и 4. 

Малиновый пи 1

Первоначальная версия Raspberry Pi имеет 26-контактный разъем GPIO. Однако вторая ревизия Raspberry Pi GPIO 1 отличается нумерацией портов GPIO. Это связано с тем, что Raspberry изменила свой процессор для выполнения альтернативных функций.

Основное отличие заключается в нумерации BCM контактов I2C, которую Raspberry изменил с 0 на 2 и с 1 на 3.

Raspberry Pi 2, 3, 4

Все дополнительные платы имеют 40-контактный разъем GPIO. Кроме того, Raspberry Pi 2 и Raspberry Raspberry похожи в отношении первых 26 контактов.

Однако Raspberry 2 и последующие версии имеют дополнительные контакты GPIO для улучшения функциональности. Например, дополнительные 24 контакта облегчают последовательные протоколы, такие как I2C и SPI.

Наконец, цветовые коды, имена сигналов и имена контактов шины SPI помогают идентифицировать соответствующие аппаратные части GPIO. Следовательно, рассмотрите возможность проверки этих кодов, поскольку они помогут настроить удаленный GPIO для Raspberry.

Заключение 

Raspberry Pi — ценная производственная плата/плата адаптера из-за обширного списка выводов GPIO чипсета. Мы объяснили некоторые важные выводы для любой модели драйвера GPIO. Если возникнут дополнительные вопросы, свяжитесь с нами, и мы оперативно поможем.