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Il Raspberry Pi è un computer piccolo e economico in grado di svolgere una vasta gamma di attività, tra cui giochi retrò ed essere un centro multimediale domestico . Il Pi ha anche una forte attenzione all'istruzione, sia con Scratch che con Edizione Minecraft Pi orientato ad aiutare i giovani a imparare a programmare, e i pin GPIO ( Ingresso/uscita per uso generico ) aprono un intero mondo di bricolage e invenzioni elettroniche fai-da-te.
Cosa sono i pin GPIO Raspberry Pi?
In questo articolo, ti diremo tutto ciò che devi sapere sui pin GPIO del Pi: cosa possono fare, come usarli e gli errori da evitare durante l'utilizzo.
Una nota prima di iniziare: Diverse revisioni del Pi possono variare con i loro pin! Prima di attaccare qualsiasi cosa alla tua scheda, assicurati di utilizzare quelle corrette. Un modo rapido per controllare è digitare piedinatura nel terminale del tuo Raspberry Pi, che visualizzerà un diagramma della tua configurazione attuale.
I pin GPIO sono integrati nel circuito del computer. Il loro comportamento può essere controllato dall'utente per consentire loro di leggere i dati dai sensori e controllare componenti come LED, motori e display. I modelli più vecchi del Pi avevano 26 pin GPIO, mentre i modelli più recenti ne hanno tutti 40. Questo grafico mostra cosa fa ogni pin:
Nel diagramma etichettato sopra, puoi vedere che ci sono diversi tipi di pin GPIO che servono a scopi diversi. Puoi trovare una versione interattiva di questo grafico su pinout.xyz Descrive anche una delle prime cose confuse con cui dovrai fare i conti. Ad ogni pin sono associati due numeri. Suo TAVOLA numero (i numeri nel cerchio) e la sua BCM (canale Broadcom SOC). Puoi scegliere quale convenzione usare quando scrivi il tuo codice Python:
# 1 - GPIO/BCM Numbering
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# 2 - Board Numbering
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
Puoi usare solo una convenzione in ogni progetto, quindi scegline una e attieniti ad essa. Nessuna delle convenzioni è 'giusta', quindi scegli quella che ha più senso per te. Vale la pena notare, tuttavia, che alcune periferiche si basano sulla numerazione GPIO/BCM.
Per questo articolo, ci atterremo a TAVOLA numerazione. Quindi cosa fanno effettivamente i pin?
Perni di alimentazione
Cominciamo con i pin di alimentazione. Il Raspberry Pi può fornire sia alimentazione 5v (pin 2 e 4) che 3.3v (pin 1 e 17). Fornisce anche un terreno (GND) per i circuiti sui pin 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 e 39.
Sfortunatamente, non esiste una risposta univoca a quanta corrente possono assorbire i pin di alimentazione 5v poiché dipende dall'alimentatore che stai utilizzando e da quali altri componenti hai collegato al tuo Pi. Il Raspberry Pi 3 assorbirà solo 2,5 A dal suo alimentatore e richiede circa 750 mA per l'avvio e il normale funzionamento senza testa. Ciò significa che se si utilizza un alimentatore da 2,5 A, i pin 5 V possono fornire una corrente totale di circa 1,7 A massimo. Tuttavia, fastidiosamente, questo varia tra i modelli di Pi, come mostra questa tabella:
Credito immagine: raspberrypi.org
Per la maggior parte degli utenti che hanno appena iniziato con il Pi, questo non sarà un problema, ma è qualcosa da tenere a mente quando si trascorre più tempo con i pin GPIO.
I pin 3.3v sono in qualche modo più semplici, con le recenti revisioni Raspberry Pi (modello B+ in poi) che forniscono fino a 500 mA totale e modelli più vecchi che forniscono solo 50mA . Nota che questa corrente è condivisa anche da tutti gli altri pin GPIO!
Quindi questi pin possono fornire energia ai tuoi componenti, ma è tutto ciò che fanno. La vera roba divertente viene dal resto dei pin.
GPIO standard
Nel grafico sopra, ignorando i pin di alimentazione, vedrai che alcuni sono contrassegnati in colori diversi. I pin verdi sono pin GPIO standard e questi sono quelli che utilizzerai per la maggior parte dei progetti per principianti. Questi pin sono in grado di fornire un 3.3v produzione , indicato anche come impostazione del pin ALTO nel codice. Quando un pin di uscita è BASSO questo significa che sta semplicemente fornendo 0v.
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Sono anche in grado di prendere un ingresso fino a 3,3 V, che il pin legge come ALTO .
Non fornire i pin con maggiore di 3.3v: questo è un modo veloce per friggere il tuo Pi!
Per un'ottima guida per iniziare a utilizzare i pin GPIO in un progetto semplice, prova il nostro progetto Per iniziare con Raspberry Pi GPIO .
Mentre tratteremo alcuni dei pin con usi speciali in questo articolo, puoi usare qualsiasi pin tranne i pin di alimentazione e i pin 27 e 28 come normali pin GPIO.
PWM
PWM (modulazione di larghezza di impulso) viene utilizzato con componenti come motori, servocomandi e LED inviando brevi impulsi per controllare quanta potenza ricevono. L'abbiamo usato con un Arduino nel nostro Guida definitiva al tutorial sulle strisce LED .
PWM è possibile anche sul Pi. Il pin 12 (GPIO 18) e il pin 35 (GPIO 35) sono compatibili con PWM hardware, sebbene il Pi sia anche in grado di fornire PWM software tramite librerie come a buon mercato .
Per un'introduzione al codice richiesto per PWM, questo semplice Tutorial sulla luminosità del LED dovrebbe aiutarti ad andare avanti.
UART
I pin 8 e 10 (GPIO 14 e 15) sono pin UART, progettati per comunicare con il Pi utilizzando la porta seriale. Ci sono alcune situazioni in cui potresti volerlo fare, ma per la maggior parte dei principianti che si collegano al tuo Pi senza testa tramite SSH o usando un VNC sarà probabilmente più facile.
Se sei interessato a una visione dettagliata di come funzionano i pin seriali, questo è un ottimo primer .
SPI
SPI (bus interfaccia periferica seriale) è un metodo di comunicazione con dispositivi come il lettore RFID che abbiamo utilizzato nel nostro progetto DIY Smart Lock con Arduino e RFID.
Consente ai dispositivi di comunicare con il Raspberry Pi in modo sincrono, il che significa che molti più dati possono passare tra il maestro e Schiavo dispositivi. Se hai mai usato un piccolo touch screen per il tuo Pi, è così che hanno comunicato.
Credito immagine: Gareth Halfacree/ flickr.com
Esistono vari dispositivi e HAT di estensione per Raspberry Pi che utilizzano SPI e possono aprire i tuoi progetti a molto più hardware di quanto i normali pin GPIO possano sostenere. Tuttavia, richiede molti cablaggi per farlo funzionare. C'è una panoramica approfondita di SPI sul Sito web della fondazione Raspberry Pi .
Pin 19, 21, 23, 24, 25 e 26 (GPIO 10, 9, 11, 8, GND e GPIO 26) vengono utilizzati per connettersi a un dispositivo SPI e sono tutti necessari per un funzionamento regolare. Un buon modo per evitare tutti gli spaghetti è quello di acquistare un'estensione preconfezionata come il Senso CAPPELLO , che si adatta alla parte superiore della tua scheda e le fornisce una matrice LED e un'ampia gamma di sensori. È uno dei preferiti da diversi anni ormai, ed è stato anche utilizzato sulla Stazione Spaziale Internazionale per fare qualche esperimento!
Il protocollo SPI non è abilitato di serie su Raspbian, ma può essere abilitato nel file raspi-config, insieme a I2C.
I2C
I2C (Circuito Inter-Integrato) è simile a SPI, ma è generalmente considerato più facile da configurare e da utilizzare. Comunica in modo asincrono ed è in grado di supportare tutti i dispositivi diversi necessari, a condizione che ciascuno di essi disponga di indirizzi univoci sul bus I2C. A causa di questo sistema di indirizzamento, il Pi necessita solo di due pin I2C --- pin 3 (GPIO 2) e pin 5 (GPIO 3), rendendolo molto più semplice da usare rispetto a SPI.
L'ingombro ridotto di I2C apre una vasta gamma di possibilità. Con i pin GPIO standard, la configurazione di uno schermo LCD e alcuni pulsanti occuperebbe quasi tutti i pin, utilizzando un dispositivo I2C come il Controller LCD negativo Adafruit lo riduce a soli due pin!
Sparkfun ha un panoramica completa di SPI e I2C insieme ad esempi per iniziare.
Anche i pin 27 e 28 (contrassegnati con ID_SD e ID_SC) sono I2C. Sono utilizzati dal Pi per le funzioni interne e anche alcune schede HAT. Come regola generale, non scherzare con loro a meno che tu veramente sai cosa stai facendo!
Raspberry Pi: un pin GPIO per tutto!
Il Raspberry Pi è il coltellino svizzero dell'informatica moderna. Insieme a un'enorme quantità di fantastici usi quotidiani , apre anche a chiunque la possibilità di creare le proprie fantastiche creazioni.
Molti Progetti per principianti Raspberry Pi utilizzare i protocolli discussi in questo articolo e un approccio pratico è il modo migliore per imparare. Continua ad armeggiare e divertiti!
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Ian Buckley è un giornalista freelance, musicista, performer e produttore di video che vive a Berlino, in Germania. Quando non scrive o sul palco, armeggia con l'elettronica o il codice fai-da-te nella speranza di diventare uno scienziato pazzo.
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