GPIO til Raspberry Pi: Hvad er det, hvad bruges det til, og hvad bruges det til i denne minicomputer?

Projektudvikling er en af ​​årsagerne til enhver organisations eksistens. raspberry Pi. Men for at kunne omsætte dem til praksis, GPIO-benene på denne enhed skal udnyttes godt.Hver model leveres med forbindelser, der har forskellige karakteristika, og for at drage fordel af dem er det vigtigt at kende dem.

Succes med brugen af ​​nåle GPIO er i Lær hvordan programmeringssystemet fungerer og ved korrekt tilslutning af komponenterne for ikke at beskadige printpladen.

I denne guide vil vi gå i detaljer om forskellige aspekter relateret til disse pins, et kig på de funktioner, de udfører i Raspberry Pi-modeller Vi vil også anbefale projekter, der kan udvikles på disse single-board computere.

Hvad er GPIO til en Raspberry Pi, og hvad bruges disse pins til på mit mini-pc-kort?

Akronymet GPIO står for "General Purpose Input/Output" (eller "General Purpose Input/Output"). Eller oversat til engelsk svarer dette til generelle input og output. Når de er korrekt konfigureret, er pinsene klar til at udføre forskellige funktioner, ikke kun én specifik funktion. Dette gælder for alle Raspberry Pi-modeller. De er organiseret og fordelt på samme måde.

Stifterne tilpasses behovene i hvert projekt via programmeringssproget. De bruges til at styre elektroniske kredsløb, nemt tilføje periferiudstyr og etablere kommunikation mellem dette periferiudstyr og printkortet. Kort sagt, Det gør integrationen af ​​​​kortene med eksterne komponenter mindre kompleks.

Hvad er de vigtigste funktioner for Raspberry Pi GPIO-benene afhængigt af modellen?

Antallet af pins på Raspberry Pi er steget siden fra den første version, som havde 26, til den nuværende, som har 40skaber flere muligheder, når man designer et projekt. Det gode er, at uanset versionen er de alle lige kompatible med ethvert projekt. Stifterne De er placeret på en række yderst til højre på pladen, Og da de ikke er udfyldte, giver de fleksibiliteten til at bruge de forbindelser, der er nødvendige for projektet.

Nogle af de funktioner, de kan udføre, er følgende:

• Tilslut en enhed ekstern.
• Modtag spændingssignalet den indgående besked sendt af den tilsluttede enhed, og afgør ud fra aflæsningen, om den er høj eller lav.
• Send signalet af spænding.
• UART-forbindelse til serielle porte og enheder.
• Modulær pulsbredde.
• GND-forbindelse eller jord.
• Kommunikation for SPI-protokol til datasynkronisering.

GPIO pin-værktøj: Hvad kan jeg tilslutte og programmere med dem på en Raspberry Pi?

Antallet af eksterne enheder, der skal tilsluttes boardet, afhænger i høj grad af det projekt, der udvikles. I nogle tilfælde kræves der flere komponenter end i andre, men Hver mikrocomputers muligheder holder aldrig op med at forbløffe. Hvert projekt leveres med klare og specifikke instruktioner hvor forbindelserne skal laves, så brugeren kan forstå denne proces uanset deres vidensniveau.

Med hensyn til forbindelserne skal vi påpege, at følgende kan installeres på stifterne:

• Suministro de energi 3.3V og 5V.
• Digitale indgange og udgange til tilslutning af simple afbrydere og sensorer.
• SPI-enheder Med høj hastighed.
• I2C-komponenter der muliggør kommunikation mellem forbundne chips.

På den anden side, hvad angår programmering, med operativsystemet han er De kan tildele forskellige funktioner til GPIO-benene.fordi Pi-kortet er designet til at fungere med fysisk programmering.

Blandt de opgaver, der kan planlægges, har vi:

• Programmér spændingerne af ind- og udgange.
• Automatiser pulsbreddemodulation, som styrer den energi, der sendes til en last.
• Informationspasset mellem de integrerede kredsløb på printpladen.
• Kommunikationen mellem integrerede kredsløb og controllere.
• Og kommunikation mellem sendepinden og modtagepinden.

GPIO vs. Arduino Pins: Hvad er forskellene mellem disse elektroniske komponenter?

Ved første øjekast ville vi sige, at Det er to meget ens tallerkenerMed begge kan du oprette forskellige projekter.

Forskellene begynder dog at vise sig, når vi ser på flere detaljer om hver enkelt:

• Gratis software: I tilfældet med Arduino kan alle lave deres egne versioner af boardet, fordi softwaren er open source, hvorimod de med Raspberry Pi har kontrol over oprettelsen og produktionen.
• billetterEn af Arduinos styrker er dens kombination af analoge og digitale indgange, som nemt kan aktiveres og deaktiveres af systemet. Raspberry Pi, derimod, blev designet som en computer, har større computerkraft, og nye funktioner tilføjes med hver version.
• ConectividadHvis vi taler om forbindelsestilstande, har Raspberry Pi integreret Wi-Fi og Ethernet, mens en Arduino kræver tilføjelse af et nyt printkort, hvilket øger omkostningerne og begrænser antallet af porte.
• systemet: Arduino udfører programmerede opgaver direkte, mens Raspberry Pi kræver et fuldt funktionelt operativsystem og tager lidt længere tid at starte. Denne forskel påvirker udviklingen af ​​nogle elektronikprojekter, da det tager længere tid at udføre funktioner, aktivere porte og køre programmet.
• Arduino Det er en brugervenlig mikrocontroller, der kører små applikationer, der styrer basale enheder, og er ideel til ethvert elektronikprojekt. Raspberry Pi blev skabt mere som en computer, ideel til at køre programmer, fungere som en server og til projekter, der kræver større kompleksitet og multitasking.

Imidlertid Begge applikationer bruges af projektudviklere verden over.under hensyntagen til dens karakteristika og særpræg.

Programmering af Raspberry Pi GPIO-pins: Hvilke sprog bruges til at programmere et projekt?

erhverve Programmeringsfærdigheder er nødvendige, når man arbejder med udvikling af elektroniske projekter. Heldigvis, for raspberry Pi Der findes adskillige simple værktøjer, der giver dig mulighed for at planlægge opgaver.

Her er fire programmeringssprog, du kan bruge:

Skrab

Dette sprog tillader Lær at programmere uden at være ekspert i at håndtere kode. Og selvom du kan bruge onlineversionen, er det bedre at bruge den installerede version for ikke at gå glip af fordelene ved GPIO.

Når du har downloadet og installeret programmet, kan du derfor bruge det på denne måde:

• Gå ind i Raspberry Pi-menuen, klik på “Programmering"og så vælger du"Skrab".
• Applikationen åbner der, og en god anbefaling er indstil sproget.
• I blokkemenuen skal du vælge indstillingen "Tilføj en udvidelse"at bruge nålene GPIO.
• Vælg muligheden "PI GPIO" og tryk på højre side "Okay".
• Med disse muligheder nu aktiveretDu kan tilføje en input/output-pin med mulighed for aktivere det y deaktiver det. Derudover er teamet klar til at udføre enhver opgave, det får tildelt..

Python

Dette sprog er et af de mest anvendte i verden til formålet oprette applikationer og automatisere operationer. Filosofien er, at alle med grundlæggende programmeringskendskab kan bruge det og drage fordel af dets fordele. Det skal bemærkes, at Den leveres forudinstalleret på Raspberry Pi OS-operativsystemet, Det er en fordel, fordi du ikke behøver at installere noget ekstra.

Følg disse trin for at bruge det:

• Inde i enheden går vi til afsnittet "Menu - Programmering".
• Når den viser os mulighederne, Vælg den version, du skal bruge..
• Det "Python Shell-fanen"Fra det øjeblik vil vi være i stand til at skrive og udføre kommandoer og se resultaterne med det samme.
• Hver gang symbolet ">>>" vises Det giver os mulighed for at indtaste kommandoer.

C/C++/C#

C-sproget bruges til at oprette systemer og også applikationer.Det kunne kategoriseres som mellemniveau, selvom det også har funktioner til et lavt niveau. For sin del, C++ er et hybridsprog og multiparadigme hvortil aspekter af generisk programmering er blevet tilføjet. Endelig, C# er afledt af de to foregående.Det har nogle ligheder med Java, men med forbedringer. Det er designet til at generere programmer baseret på sig selv.

Behandling3

Dette sprog er udviklet baseret på Java og Det er nyttigt til produktion af digitale multimedieelementer. Er fra open source og den er meget nem at bruge.

Liste over de bedste projekter, du kan lave med GPIO-benene på din Raspberry Pi

Tiden er inde til at innovere og opfinde. Vi har udvalgt tre interessante projekter, som er blevet delt, og som kan udvikles af alle. Det gælder både for avancerede brugere og børn med begrænset programmeringskendskab. Det vigtigste er et ønske om at lære.

Læs grundigt, hvad projekterne er:

Simpelt trafiklys

Vi skal programmere et konventionelt trafiklys ved hjælp af Python-applikationen, som, som jeg nævnte ovenfor, er forudinstalleret på Pi'en.

Trinene er følgende:

• Importboghandlere at bruge
• derefter, Vi deklarerer pin-typen.
• Vi oprettede et loop, som vi derefter deaktiverede og aktiverede. stifterne forbundet til LED. Til sidst byggede vi trafiklyset baseret på prototypen og forbandt det til tavlen.

De nødvendige materialer til denne operation er som følger:

• 4 slanger.
• 3 modstande.
• 3 LED-dioder.
• 1 protoboard.

LED-lys

Dette enkle projekt er baseret på Lav et lille kredsløb med et par LED'er og styr en af ​​dem med kommandolinjer ved hjælp af vores Raspberry Pi. Denne lampe blinker med et sekunds interval.

For at opnå dette skal vi tage følgende skridt:

• Åbn Python og opret en ny fil for at gemme programmeringskoden.
• I frontlinjen, det betyder noget GPIO pin-biblioteker der vil give os mulighed for at tage kontrol.
• Så Vi vælger den metode, hvormed vi får adgang til PIN-kodenUanset om det er via printkortet eller chippen. Når vi har besluttet os, initialiserer vi pin'en og styrer den med indstillingerne. "Rigtigt" o "Falsk".
• I sidste ende En fane viser os den endelige programmering. og vi giver "Holde".

For at nå dette mål skal vi have følgende ting ved hånden:

• 1 modstand 100Ω.
• 2 slanger.
• 1 protoboard.
• 1 LED-diode (5 mm).

Sikkerhedssystem

Det er ikke kompliceret at programmere dit Raspberry Pi-kort. Dette system scanner dit hjems omgivelser og sender en besked til din telefon. Den giver dig også besked, når den afbryder forbindelsen uanset årsag. Grundlaget for dette projekt er en Raspberry Pi 3.