Посмотрим более подробно на распиновку новой платы Raspberry Pi 4 GPIO и подробно изучим каждую функцию.
GPIO
Во многих отношениях Raspberry Pi 4 улучшает возможности более ранних моделей Pi. Одноплатный компьютер поддерживает не только больший объем оперативной памяти, более высокую скорость процессора и расширенные периферийные устройства, но выводы GPIO сохраняют свои стандартные функции, установленные предыдущими моделями, наряду с дополнительными функциями для существующих выводов. Давайте посмотрим, что делают стандартные 40 контактов на Raspberry Pi, а затем рассмотрим каждую из этих функций подробнее.
Как я написал ранее, GPIO - это Интерфейс ввода/вывода общего назначения.
Универсальный интерфейс ввода/вывода - это, собственно, то, что означает GPIO и прекрасно описывает работу контактов плат Raspberry Pi. Они очень похожи на штыревые порты Arduino, так как их можно настроить для чтения входов или записи выходов. Эти контакты позволяют вашему Pi взаимодействовать с различными компонентами, такими как кнопки, потенциометры и зуммеры.
Есть две схемы именования, с которыми вы должны ознакомиться: нумерация WiringPi и Broadcom. Последняя - это то, как официально называют каждый пин, отображен зеленым цветом на изображении выше. WiringPi, библиотека интерфейса GPIO, которую вы, скорее всего, будете использовать. Имеет собственную аппаратно-независимую систему нумерации. Не забывайте проверять, с какому выводом вы на самом деле работаете при программировании Pi.
Пины питания и заземления
Контакты питания и заземления используются для питания внешних цепей. Все Raspberry Pi со стандартными контактами 40 GPIO будут иметь два контакта 5В и два контакта 3.3В, всегда в одном и том же месте.
Наряду с контактами 5 В и 3,3 В доступны 8 заземляющих контактов (GND). Контакты питания и заземления позволяют питать ваши компоненты Raspberry Pi, такие как светодиоды и двигатели. Однако помните, что перед тем, как на что-либо подавать питание через эти контакты, всегда следует устанавливать надлежащие компоненты или внешнюю схему. Питание чего-либо со слишком большим током или значительными скачками напряжения, например, двигатель без соответствующего контроллера мотора, повредит контакты и может сделать их непригодными для использования.
Альтернативные функции
В то время как многие проекты могут уживаться с выводами питания и ввода, иногда от Pi требуются разные способности. К счастью, некоторые выводы GPIO удваиваются как интерфейсы I2C, SPI и UART. Pi 4 расширил возможности многих выводов, поддерживая эти интерфейсы на большем количестве из них, чем в Raspberry Pi 3b+ и до неё. Ниже приведем краткое описание по каждому интерфейсу.
I2C
I2C, или протокол Inter-Integrated Circuit, позволяет вашему Raspberry Pi управлять несколькими датчиками и компонентами, известными как ведомые (slave, подчиненные). Связь осуществляется через SDA (вывод данных) и SCL (вывод тактовой частоты). Каждое ведомое устройство создается с уникальным адресом, чтобы обеспечить быструю связь со многими устройствами. Контакты ID_EEPROM также являются I2C, но используются для связи с дополнительными платами, а не подчиненными компонентами.
SPI
SPI, или последовательный периферийный интерфейс, также используется для управления компонентами с отношениями мастер-ведомый (ведущий-ведомый), хотя он не такой компактный. Для работы требуются часы (SCLK), контакты Master Out Slave In (MOSI) и Master In Slave Out. Выводы выполняют то, что подразумевают их названия, с помощью SCLK, регулирующего скорость передачи данных, MOSI используется для отправки указаний от Pi на подключенные устройства, а MISO делает наоборот.
UART
Если вы раньше работали с Arduino, возможно, вы уже слышали о UART или Serial (последовательная связь). Универсальный асинхронный приемник/передатчик используется для подключения плат Arduino к компьютерам, которые их программируют, а также для связи между другими устройствами с приемными и передающими контактами. Эти контакты могут использоваться для управления вашим Pi через другой компьютер, если последовательная консоль включена в raspi-config, или для прямого управления Arduino, если вы не можете использовать кабель USB для своего проекта.
PWM
Наряду с другими функциями все контакты поддерживают программный ШИМ, а GPIO12, GPIO13, GPIO18, GPIO19 - аппаратную широтно-импульсную модуляцию.
Официальный 40-контактный список Raspberry Pi
Хотя стандартная распиновка для всех 40-контактных Raspberry Pi осталась прежней, вы можете найти обновленный список функций для Raspberry Pi 4 в официальном репозитории raspi-gpio на GitHub.
Если вы постоянно забываете какой пин что делает? Ниже вы можете распечатать распиновку Raspberry Pi B+, созданную Андреасом Гором (более известным как Splitbrain).
Его дизайн можно распечатать и разместить прямо на верхнюю часть платы, чтобы упростить запоминание всех контактов.