Raspberry Pi GPIO Python Tutorial – Alle Schritte

GPIO-Pins sind ein Hauptmerkmal aller Arten von Raspberry Pi-Mikrocontrollern. Ihr Beitrag ist besonders wichtig, um die Funktionalität des Einplatinencomputers (SBC) zu erweitern. Lassen Sie uns die Pi GPIO-Pins ausführlich untersuchen und in diesem Raspberry Pi GPIO-Tutorial auch zeigen, wie man sie mit der Python-Sprache programmiert.

Was ist GPIO und wie funktioniert es?

Abbildung 1:GPIO-Pins

General Purpose Input Output (GPIO) stellt die Schnittstelle dar, die in Raspberry Pi-Mikrocontrollern und SBCs üblich ist. Sie sind die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Raspberry Pi Zero und anderer Raspberry-Module.

Über diese Pins können wir also elektronische Komponenten wie Infrarotsender und Motoren anschließen. Darüber hinaus sind die Lochreihen in jeder Version von Raspbian praktisch, um Daten von externen physischen Komponenten zu empfangen. Dazu gehören Schalter und Sensormodule.

Zunächst müssen Sie die Hardware richtig einrichten, um sicherzustellen, dass die Pins wie erforderlich funktionieren. Als nächstes müssen Sie auch Softwarekonfigurationen für jede Art von Pi-Modell vornehmen, um die Arbeit der Pins zu erleichtern.

Erklärung der GPIO-Pinbelegung des Raspberry Pi

Abbildung 2:Ein Raspberry Pi-Mikrocontroller

Für Raspberry Pi B+, Raspberry Pi Zero oder jeden Mikrocontroller mit einem Raspberry Pi OS finden Sie einen 40-Pin-Header.

Nichtsdestotrotz war das Physical Computing der früheren Raspberry Pi-Versionen anders. Beispielsweise verfügte das Raspberry Pi Model B über 26 Pins.

Bemerkenswert ist, dass alle 40 GPIO-Pins im Betriebssystem von Raspberry Pi ihre jeweiligen Funktionen haben. Daher ist es bei der Ersteinrichtung unerlässlich, die Funktionen richtig hinzubekommen.

Hier ist eine detaillierte Erläuterung der verschiedenen Pin-Modi.

Wie programmiert man Raspberry Pi GPIO Pins mit Python?

Abbildung 3:Veranschaulichung des Python-Codierungskonzepts

In unserem GPIO-Tutorial erfahren Sie nun, wie Sie Hardwarekomponenten per Software steuern, die über die GPIO-Pins in den Pi ausgeführt wird.

Hardware-Setup

Vorzugsweise ist ein Pi Wedge das Breakout-Kit, das zum Einrichten der Hardware für dieses Pi GPIO-Tutorial erforderlich ist. Wenn jedoch nicht vorhanden, sind Überbrückungsdrähte von Stecker zu Buchse hilfreich, um Ihnen beim Herstellen der Verbindungen zu den verfügbaren Steckbrettkameraden zu helfen.

Außerdem benötigen Sie die folgenden Komponenten:

•  Breadboard und Breadboard-Schienen
• Überbrückungskabel männlich und Überbrückungskabel weiblich
• Pull-up-Widerstand (interner Pull-up) und Pull-down-Widerstand 
• Ein 330-Ohm-Widerstand
• Passives Infrarotlicht oder LED

Python Gpiozero API-Bibliothek

Sie benötigen diese Bibliothek, um die Ein- und Ausgangspins des Raspberry Pi in Python zu steuern. Sie müssen das Python-Projects-Verzeichnis nicht besuchen, um zu verstehen, wie es funktioniert, da die meisten Pi-Komponenten in der Bibliothek definiert sind.

So richten Sie die Python (RPi.GPIO)-API ein

Abbildung 4:Python-Sprachkonzept

Wenn Sie sich für das Raspbian-Betriebssystem entscheiden, müssen Sie die Python-GPIO-Bibliothek nicht herunterladen, da sie bereits standardmäßig verfügbar ist. Wenn Sie jedoch nicht die Raspbian-Option verwenden, müssen Sie bestimmte Befehle verwenden, um sie in anderen Programmiersprachen zu installieren.

Sobald Sie das Raspbian-Betriebssystem installiert haben, importieren Sie es, indem Sie den Importpfad von Gpiozero Import ausführen. Die Importzeit ist nicht lang und sobald sie vorbei ist, können Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren.

Hinweis:Ihr OP muss sich nicht unbedingt in der Raspbian-Option befinden, um Python zu installieren. Das Raspbian-Betriebssystem bietet Ihnen einen einfachen Weg zum Einrichten der Python-Bibliothek.

Python-Setup

In erster Linie benötigen Sie für dieses coole Projekt ein RPi.GPIO-Modul. Wie bereits erwähnt, müssen Sie mit der Python (RPi.GPIO) API keine Dateien herunterladen, um die Funktion der GPIO-Pins zu aktivieren.

Einrichtungsschritte

Führen Sie zuerst die folgende Anweisung aus:

Als nächstes müssen Sie das ideale Pin-Nummerierungssystem auswählen, das Sie in diesem coolen Projekt verwenden möchten. Sie können eines der folgenden Nummerierungsschemata auswählen:

• Chipspezifische PINs von Broadcom (BCM-Modus).
• Board-Nummerierungsschema

Richten Sie dann einen Pin-Modus ein. Das Ausführen des folgenden Befehls erleichtert den Einrichtungsprozess des Pin-Modus.

Raspberry Pi GPIO-Projekte

Abbildung 5:Raspberry Pi

Jetzt, da Sie die Hardware- und Softwarekonfigurationen kennen, können Sie mit einem Raspi-Config Tool eines der folgenden coolen Projekte durchführen. Alles, was Sie brauchen, ist das oben hervorgehobene Pi GPIO-Tutorial zu verstehen, und Sie können in verschiedenen Physical-Computing-Projekten mitmachen.

Mögliche Pi GPIO Tutorial Projekte:

• Raspberry Pi Infrarot-Bewegungssensoren/ Bewegungsereignismelder
• Raspberry Pi Bewegungsmelder-Alarm
• Raspberry Pi Imager-Projekte

Schlussfolgerung

Das ist alles zum Einrichten von GPIO-Header-Pins mit verschiedenen externen Komponenten und Verbindungen zu verschiedenen Eingängen. Die Pin-Header-Reihen (GPIO-Pins) machen den Raspberry Pi Zero zu einem erstaunlichen Computergerät. Bei weiteren Fragen zu diesem unverzichtbaren Tool können Sie sich jederzeit an uns wenden.