Lo sviluppo di progetti è una delle ragioni d'essere di qualsiasi organizzazione. Raspberry Pi. Ma per metterle in pratica, I pin GPIO di questo dispositivo devono essere sfruttati al meglio.Ogni modello è dotato di connessioni con caratteristiche diverse e, per sfruttarle al meglio, è fondamentale conoscerle.
Il successo nell'uso degli spilli GPIO è Impara come funziona il sistema di programmazione e nel collegare correttamente i componenti in modo da non causare danni alla scheda.
In questa guida, analizzeremo nel dettaglio diversi aspetti relativi a questi spilli, dando un'occhiata alle funzioni che svolgono nei modelli Raspberry Pi Consiglieremo inoltre progetti che possono essere sviluppati su questi computer a scheda singola.
Che cos'è GPIO per Raspberry Pi e a cosa servono questi pin sulla mia scheda mini PC?
L'acronimo GPIO si riferisce a "General Purpose Input/Output" (Input/Output per uso generale). In altre parole, si tratta di ingressi e uscite generici. Una volta configurati correttamente, i pin sono pronti a svolgere diverse funzioni, non solo una specifica. Questo vale per tutti i modelli di Raspberry Pi. Sono organizzati e distribuiti allo stesso modo.
I pin vengono adattati alle esigenze di ciascun progetto tramite il linguaggio di programmazione. Vengono utilizzati per controllare i circuiti elettronici, aggiungere facilmente periferiche e stabilire la comunicazione tra queste periferiche e la scheda. In breve, Ciò semplifica l'integrazione delle schede con i componenti esterni.
Quali sono le funzioni principali dei pin GPIO del Raspberry Pi a seconda del modello?
Il numero di pin sul Raspberry Pi è in aumento da quando dalla prima versione che ne aveva 26, a quella attuale che ne ha 40creando più opzioni durante la progettazione di un progetto. La cosa positiva è che, indipendentemente dalla versione, sono tutti ugualmente compatibili con qualsiasi progetto. I pin Sono disposti in fila all'estrema destra del piatto, E poiché non sono popolate, offrono la flessibilità di utilizzare qualsiasi tipo di connessione necessaria al progetto.
Alcune delle funzioni che possono svolgere sono le seguenti:
- Connetti un dispositivo esterno.
- Ricevere il segnale di tensione Il messaggio in arrivo viene inviato dal dispositivo connesso e, in base alla lettura, si determina se il valore è alto o basso.
- Invia il segnale di tensione.
- Connessione UART per porte e dispositivi seriali.
- Modulare il larghezza di impulso.
- Collegamento GND o terra.
- Comunicazione per il Protocollo SPI per la sincronizzazione dei dati.
Utilità dei pin GPIO: cosa posso collegare e programmare con questi pin su un Raspberry Pi?
Il numero di dispositivi esterni che verranno collegati alla scheda dipende in gran parte dal progetto in fase di sviluppo. In alcuni casi sono necessari più componenti che in altri, ma Le capacità di ogni microcomputer non smettono mai di stupire. Ogni progetto è accompagnato da istruzioni chiare e specifiche. dove effettuare i collegamenti, in modo che l'utente possa comprendere questo processo indipendentemente dal suo livello di conoscenza.
Per quanto riguarda i collegamenti, precisiamo che sui pin è possibile installare i seguenti componenti:
- Suministro di energia 3.3 V e 5 V.
- Ingressi e uscite digitali per collegare semplici interruttori e sensori.
- Dispositivi SPI Di alta velocità.
- Componenti I2C che consentono la comunicazione tra chip collegati.
D'altra parte, in termini di programmazione, con il sistema operativo lui è È possibile assegnare diverse funzioni ai pin GPIO.perché la scheda Pi è progettata per funzionare con la programmazione fisica.
Tra le attività che possono essere programmate, abbiamo:
- Programmare le tensioni degli ingressi e delle uscite.
- Automatizzare la modulazione di larghezza di impulsoche controlla l'energia inviata a un carico.
- Il passaggio delle informazioni tra i circuiti integrati sulla scheda.
- Comunicazione tra circuiti integrati e controllori.
- E la comunicazione tra il pin di trasmissione e il pin di ricezione.
GPIO vs Pin di Arduino: quali sono le differenze tra questi componenti elettronici?
A prima vista, diremmo che Si tratta di due piatti molto similiCon entrambi è possibile realizzare diversi progetti.
Tuttavia, le differenze iniziano a emergere quando esaminiamo più nel dettaglio ciascuna di esse:
- Software gratuito: Nel caso di Arduino, chiunque può creare le proprie versioni della scheda perché il software è open source, mentre con Raspberry Pi si ha il controllo sulla creazione e sulla produzione.
- BigliettiUno dei punti di forza di Arduino è la combinazione di ingressi analogici e digitali, che possono essere facilmente attivati e disattivati dal suo sistema. Raspberry Pi, d'altro canto, è stato progettato come un computer, ha una maggiore potenza di calcolo e nuove funzionalità vengono aggiunte ad ogni nuova versione.
- ConnettivitàSe parliamo di modalità di connessione, il Raspberry Pi ha Wi-Fi ed Ethernet integrati, mentre un Arduino richiede l'aggiunta di una nuova scheda, il che aumenta i costi e limita il numero di porte.
- Sistema: Arduino esegue direttamente i compiti programmati, mentre Raspberry Pi richiede un sistema operativo completo e impiega un po' più di tempo per l'avvio. Questa differenza influisce sullo sviluppo di alcuni progetti elettronici, poiché l'esecuzione delle funzioni, l'attivazione delle porte e l'avvio del programma richiedono più tempo.
- Arduino È un microcontrollore facile da usare che esegue piccole applicazioni per il controllo di dispositivi di base ed è ideale per qualsiasi progetto di elettronica. Raspberry Pi è stato creato più come un computer, ideale per eseguire programmi, fungere da server e per progetti che richiedono maggiore complessità e multitasking.
Tuttavia, Entrambe le applicazioni sono utilizzate dagli sviluppatori di progetti in tutto il mondo.tenendo conto delle sue caratteristiche e particolarità.
Programmazione dei pin GPIO del Raspberry Pi: quali linguaggi si utilizzano per programmare un progetto?
Acquisire il Le competenze di programmazione sono necessarie quando si lavora allo sviluppo di progetti elettronici. Fortunatamente, per il Raspberry Pi Sono disponibili diversi strumenti semplici che consentono di pianificare le attività.
Ecco quattro linguaggi di programmazione che puoi utilizzare:
Scratch
Questo linguaggio permette Impara a programmare anche senza essere un esperto di codice. E anche se potresti usare la versione online, è meglio usare la versione installata per non perdere i vantaggi di GPIO.
Pertanto, una volta scaricato e installato il programma, lo si utilizza in questo modo:
- Accedi al menu Raspberry Pi, fare clic su “Programmazione"e poi si seleziona "Scratch".
- L'applicazione si aprirà lì, e un buon consiglio è impostare la lingua.
- Nel menu dei blocchi, selezionare l'opzione “Aggiungi un'estensione"per usare gli spilli GPIO.
- selezionare l'opzione “PI GPIO” e sul lato destro premere "OK".
- Con queste opzioni ora attivateÈ possibile aggiungere un pin di input/output con la possibilità di attivarlo y disattivarlo. Inoltre, il team è pronto a svolgere qualsiasi compito gli venga assegnato..
Python
Questa lingua è una delle più utilizzate al mondo allo scopo di creare applicazioni e automatizzare le operazioni. La filosofia è che chiunque abbia una conoscenza di base della programmazione può utilizzarla e trarne vantaggio. Va notato che Viene fornito preinstallato sul sistema operativo Raspberry Pi OS, Questo è un vantaggio perché non dovrai installare nulla di aggiuntivo.
Per utilizzarlo, segui questi passaggi:
- All'interno del dispositivo, andiamo alla sezione "Menu - Programmazione".
- Una volta che ci mostra le opzioni, Seleziona la versione che desideri utilizzare..
- Apre il file "Scheda Shell Python"Da quel momento in poi, saremo in grado di scrivere ed eseguire comandi, visualizzandone i risultati istantaneamente.
- Ogni volta che appare il simbolo ">>>" Ci offre la possibilità di inserire comandi.
C/C++/C#
Il linguaggio C viene utilizzato per creare sistemi e applicazioni.Potrebbe essere classificato come di livello medio, sebbene abbia anche caratteristiche di livello basso. Da parte sua, C++ è un linguaggio ibrido e multiparadigma ai quali sono stati aggiunti aspetti della programmazione generica. Infine, C# deriva dai due precedenti.Presenta alcune somiglianze con Java, ma con dei miglioramenti. È progettato per generare programmi basati su se stesso.
Elaborazione 3
Questo linguaggio è sviluppato sulla base di Java e È utile per la produzione di elementi multimediali digitali. È open source Ed è molto facile da usare.
Elenco dei migliori progetti che puoi realizzare con i pin GPIO del tuo Raspberry Pi
È giunto il momento di innovare e inventare. Abbiamo selezionato tre progetti interessanti che sono stati condivisi e che possono essere sviluppati da chiunque. È utile sia per utenti esperti che per bambini con scarse conoscenze di programmazione. La cosa più importante è la voglia di imparare.
Leggete attentamente di cosa trattano i progetti:
Semplice semaforo
programmeremo un semaforo convenzionale utilizzando l'applicazione Python, che, come ho accennato in precedenza, è preinstallato sul Raspberry Pi.
I passi sono i seguenti:
- Librerie d'importazione da usare
- Poi Dichiariamo il tipo di pin.
- Abbiamo creato un ciclo, poi lo abbiamo disattivato e riattivato. i pin collegati al LED. Infine, abbiamo costruito il semaforo basandoci sul prototipo e lo abbiamo collegato alla scheda.
I materiali necessari per questa operazione sono i seguenti:
- 4 tubi flessibili.
- 3 resistori.
- 3 diodi LED.
- 1 scheda prototipo.
luci a LED
Questo semplice progetto è basato su Crea un piccolo circuito con un paio di LED e controllane uno tramite righe di comando. Utilizzando il nostro Raspberry Pi, questa luce lampeggerà a intervalli di un secondo.
Per raggiungere questo obiettivo, dobbiamo seguire i seguenti passaggi:
- Apri Python e crea un nuovo file per salvare il codice di programmazione.
- Qui alla prima riga, conta il librerie di pin GPIO Ciò ci permetterà di prendere il controllo.
- Allora Scegliamo il metodo con cui accederemo al PINSia tramite la scheda che tramite il chip. Una volta deciso, inizializziamo il pin e lo controlliamo con le opzioni VERO o "falso".
- Alla fine, Una scheda ci mostrerà la programmazione finale. e noi diamo "Mantenere«.
Per raggiungere questo obiettivo, dobbiamo avere a disposizione i seguenti elementi:
- 1 resistore da 100Ω.
- 2 tubi flessibili.
- 1 scheda prototipo.
- 1 diodo LED (5 mm).
Sistema di sicurezza
Programmare la scheda Raspberry Pi non è complicato. Questo sistema analizza l'ambiente circostante la tua abitazione e invia una notifica al tuo telefono. Ti avvisa anche quando la connessione si interrompe per qualsiasi motivo. La base di questo progetto è un Raspberry Pi 3.
