Raspberry GPIO-Pinbelegung – Funktionen der verschiedenen Raspberry Pi-Pins

Der Raspberry Pi ist ein wesentlicher Mikrocontroller in Roboterelektronikprojekten. Dies ist vor allem der Kompatibilität mit anderen Peripheriegeräten wie Audiobuchsen, Lichtern und Sensoren zu verdanken. In diesem Artikel werden wir die Funktionen der Himbeer-GPIO-Pinbelegung ausführlich besprechen.

Lernen Sie die GPIO-Pins kennen

Abb. 1:Eine Raspberry Pi DIY-Elektronikplatine

Im Allgemeinen ist ein GPIO-Header-Pin ein digitaler Wandler und kann sich entweder im Ein- oder Aus-Zustand befinden. Hier ist eine vollständige Liste der Schlüsselstifte:

5-V-Stifte

Sie sind Ausgangspins, die nützlich sind, um einen 5-V-Versorgungsausgang vom Raspberry Pi bereitzustellen. Häufig sind dies die PINs 2 und 4. 

3,3-V-Stifte

Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine 3,3-V-Stromversorgung für die externen Komponenten des Raspberry Pi bereitzustellen. Sie werden als Pins 1 und 17 dargestellt.

GND Erdungsstifte

Masseverbindungen befinden sich oft in der Nähe der Stromkreise, um die Platine des Raspberry Pi vor Verbrennungen zu schützen. Außerdem können Sie die Spannung des Stromkreises vom Boden aus messen. Die GPIO-Header-Pins für die Masseverbindung umfassen 39, 34, 30, 25, 20, 14, 9 und 6. 

Reservierte Pins

Sie sind wesentlich, um alternative Funktionen zu ermöglichen, insbesondere die Kommunikation von EEPROM und I2C. Wenn Sie jedoch mit der Bedienung des Raspberry Pi nicht vertraut sind, schließen Sie keine Geräte daran an. Zu den alternativen Funktions-GPIO-Pins für reservierte Zwecke gehören die Pins 27 und 28. 

Verschiedene Funktionen, die von den GPIO-Pins ausgeführt werden.

Abb. 2:GPIO mit elektronischen Komponenten auf einer integrierten Leiterplatte Hintergrund

Pulsweitenmodulation (PWM)

GPIO-Pins sind bei der Pulsweitenmodulation unerlässlich, um digitale Signale in analoge Signale umzuwandeln. Alle Pins können bei Software-PWM nützlich sein, aber für Hardware-PWM sind nur die Pins 12, 13, 18 und 19 wesentlich.

Serial Peripheral Interface Pins on Raspberry Pi 4

Serial Peripheral Interface (SPI) ist unerlässlich, um die Kommunikation zwischen Geräten und dem Raspberry Pi zu erleichtern. Beispiele für die Vorrichtungen umfassen Aktoren und Sensoren.

Grundsätzlich kommuniziert der Raspberry Pi über das Master-Slave-Busprotokoll. Es enthält den Master-Out-Slave-Pin (MOSI) und den Master-In-Slave-Out-Pin (MISO). Ersteres ist praktisch beim Senden von Daten an ein externes Gerät, während letzteres beim Empfangen von Daten von externen Geräten hilft.

Beachten Sie auch, dass der serielle Anschluss die Verwendung von mindestens 5 GPIO-Anschlüssen zwingend erforderlich macht, hauptsächlich für MISO, MOSI, GND, CE und SCLK. In diesem Fall aktiviert oder deaktiviert der Pin des seriellen CE-Ports die Schaltungsintegration. Andererseits erfüllt der SCLK die Uhrenrollen in der SPI-Kommunikation.

Integrated Circuit Pins auf Raspberry Pi 4

Abb. 3:Raspberry Pi Pico

Sie können auch die GPIO-Pins des Chipsatzes Inter-Integrated Circuit (I2C) verwenden, um die Peripheriegeräte auf dem Raspberry Pi-Modell zu steuern. Weitere wichtige Pins sind die GPIO-Ports Serial Clock (SCL) und Serial Data (SDA). Der andere Datentyp, den Sie senden können, ist der löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher (EEPROM).

Für die Datenübertragung über SDA verwenden Sie Pin 2 des Raspberry Pi GPIO-Anschlusses. Außerdem verwenden Sie für die Steuerung der Datengeschwindigkeit den physischen GPIO 3-Pin, der in diesem Fall als SCL-GPIO-Anschluss fungiert. Andererseits verwenden Sie den Pin 0 des GPIO-Anschlusses für die Datenübertragung von Pis GPIO-Hardware für EEPROM.

Schließlich fungiert der GPIO-Anschluss Pin 1 als zusätzlicher GPIO-Pin für die Steuerung der Datengeschwindigkeit.

UART-Pins auf Raspberry Pi 4

In UART-Universal Asynchronous Receiver Transmitter gibt es eine sequentielle Bit-für-Bit-Datenübertragung. Für diese Übertragung sind Sender und Empfänger notwendig. Die für diese Funktionen zugänglichen GPIO-Pins sind GPIO 14 &15. Ersteres ist der Sender, während letzteres als Empfänger fungiert.

So erhalten Sie die Pinbelegung zum Ausführen des Raspberry Pi？

Abb. 4:Raspberry Pi Single Board

Zunächst müssen Sie die GPIO-Version des Raspberry Pi kennen, die Sie verwenden, um die Pinbelegung zu verstehen. Die vollständige Liste der verschiedenen Versionen umfasst Raspberry Pi 1, 2, 3 und 4. 

Raspberry Pi 1

Die ursprüngliche Raspberry Pi-Version hat einen 26-poligen GPIO-Header. Die zweite Revision des Raspberry Pi GPIO 1 unterscheidet sich jedoch in der Nummerierung der GPIO-Ports. Das liegt daran, dass Raspberry seine CPU geändert hat, um alternative Funktionen zu bieten.

Der Hauptunterschied ist die BCM-Nummerierung der I2C-Pins, die Raspberry von 0 auf 2 und 1 auf 3 geändert hat.

Raspberry Pi 2, 3, 4

Alle Add-On-Boards haben einen 40-poligen GPIO-Header. Außerdem sind sich Raspberry Pi 2 und Raspberry Raspberry in Bezug auf die ersten 26 Pins ähnlich.

Raspberry 2 und nachfolgende Versionen haben jedoch zusätzliche GPIO-Pins, um die Funktionalität zu verbessern. Beispielsweise ermöglichen die zusätzlichen 24 Pins serielle Protokolle wie I2C und SPI.

Schließlich helfen Farbcodes, Signalnamen und SPI-Bus-Pin-Namen bei der Identifizierung der jeweiligen GPIO-Hardwareteile. Erwägen Sie daher, diese Codierung zu überprüfen, da sie bei der Konfiguration von Remote-GPIO für Raspberry helfen.

Schlussfolgerung 

Der Raspberry Pi ist aufgrund seiner umfangreichen Liste von Chipsatz-GPIO-Pins ein wertvolles Produktionsboard/Adapterboard. Wir haben einige kritische Pins für jedes GPIO-Treibermodell erklärt. Bei weiteren Fragen kontaktieren Sie uns und wir helfen Ihnen umgehend.