Jeden z najbardziej przydatnych punktów, a jednocześnie najbardziej niedoceniany z modułów Raspberry Pi, syn jego piny GPIO, ale Gdy już wiesz, jak z nich korzystać, możliwości stają się niemal nieograniczone.
L Porty GPIO znajdują się we wszystkich modelach Raspberry Pi, choć poszczególne modele różnią się między sobą. Jego obecność znacznie rozszerza funkcjonalność tego wszechstronnego talerza.
Przydatne w projektach programistycznych w Pythonie i innych językach, jak dla włączenie HAT-ów do twojego Model Raspberry Pi, Wiedza o tym, jak korzystać z tych portów, pozwoli Ci w pełni wykorzystać potencjał Twojego minikomputera.A teraz wyjaśnimy wszystko, co musisz wiedzieć, aby pracować z pinami GPIO jak profesjonalista.
Czym są piny Raspberry Pi i do czego służą na płycie mojego minikomputera?
GPIO to skrót od „Ogólnego przeznaczenia wejście/wyjście”, i to w zasadzie system wejścia/wyjścia ogólnego przeznaczeniaPrezentowane jako seria portów na płytce Raspberry Pi i przeznaczone do różnych zastosowań. Zastosowania te mogą się różnić w zależności od projektu, czy to jako od prostego panelu krosowego do złożonych projektów robotyki.
Jego główną funkcją jest nawiązanie połączenia między Raspberry Pi i dowolnym potrzebnym urządzeniem. przyczyniają się do rozwoju projektu, począwszy od oświetlenia LED, aż po znacznie bardziej złożone cele.
Jakie są główne funkcje pinów GPIO Raspberry Pi i jak się one różnią w zależności od modelu?
Piny GPIO na Raspberry Pi Nadają mu możliwości podobne do tych, jakie ma Arduino, ponieważ podnoszą go ponad status prostego, niedrogiego minikomputera i Umożliwiają odbieranie połączeń dla szerokiej gamy projektów elektronicznych. Różne modele Raspberry Pi mają różną liczbę złączy GPIO, w zależności od wersji danego modelu.
Oryginalne wersje Raspberry Pi zawierały 26 pinów rozmieszczonych w kolumnach 2×13, które zostały faktycznie zaprojektowane do pełnienia funkcji wejścia i wyjścia. W późniejszych modelach znacznie zwiększono liczbę pinów, zwiększając ją z 26 do 40, wśród których znajdziemy dziewięć nowych pinów GPIO. Kompatybilność jest całkowita, ponieważ funkcja pierwszych 26 pinów nie zmienia się w ogóle.
Przydatność pinów GPIO na Raspberry Pi można podsumować następująco:
- Mają wartości Wyjście pisanie i czytanie.
- Can odczyt sygnałów braku lub obecności napięcia jako dane binarne.
- jego sterowany kodem, co pozwala na podniesienie lub obniżenie poziomu napięcia.
- Piny GPIO są łatwe w konfiguracji indywidualnie do wejścia i wyjścia.
- Mają maksymalną pojemność napięciową o których powinieneś wiedzieć, aby uniknąć zmiany jego funkcjonalności.
Zastosowanie pinów: Co mogę za ich pomocą podłączyć i zaprogramować na płytce jednopłytkowej Raspberry Pi?
Ogromna wszechstronność Raspberry Pi jest powodem, dla którego Dostępnych jest wiele dodatków, które można do niego dołączyć i rozszerzyć jego możliwościSą to tak zwane HAT-y (Sprzęt przymocowany na górze) i są przeznaczone do podłączenia do Raspberry Pi poprzez porty GPIO. Wielu programistów zaprojektowało szeroką gamę nakładek HAT rozszerzających funkcjonalność komputera Pi.Obejmują one czujniki, ekrany dotykowe i wyświetlacze LCD, a także silniki i urządzenia audio.
Poniżej przedstawiamy krótką listę modułów HAT, dzięki którym rozpoczniesz przygodę z portami GPIO:
- Kapelusz drogowyZawiera zestaw diod LED, które współpracują z pinami GPIO, umożliwiając zapoznanie się z ich funkcjami w prosty i podstawowy sposób.
- MotoZero: Jest to moduł sterujący silnikami prądu stałego (DC), bardzo przydatny przy integrowaniu projektów robotyki z Raspberry Pi.
- Kapelusz SkyWriter: To panel sterowania gestami dla Twojego Raspberry Pi, zaprojektowany do wykrywania prostych gestów i pozycji 3D. Można nim łatwo sterować bez urządzeń peryferyjnych za pomocą API Pythona.
- Kapelusz fortepianowy: To miniaturowy syntezator dźwięku z 16 klawiszami fortepianowymi i 18 przyciskami dotykowymi, idealny do rozpoczynania małych projektów muzycznych.
Piny Raspberry Pi kontra piny Arduino: Czym różnią się te elementy na obu płytkach deweloperskich?
Raspberry Pi i Arduino to dwa produkty, które w zasadzie składają się z płytki, która może być używana jako baza dla wszelkiego rodzaju projektów elektronicznych i robotyki, ale To są dwa zupełnie różne produkty. Dokładne porównanie tych dwóch jednostek jest zadaniem skomplikowanym, ponieważ są to dwie płyty przeznaczone do zupełnie różnych celów.Łączy je jednak jedna wspólna cecha: duża przydatność w projektach elektronicznych.
Oba projekty są bardzo równorzędne, ponieważ oba mają swoje zalety i wady. Arduino zostało specjalnie zaprojektowane jako podstawowa koncepcja dla niemal każdego projektu.który posiada dużą liczbę wejść analogowych i cyfrowych, umożliwiających instalację szerokiej gamy dodatków. Raspberry Pi został zaprojektowany jako minikomputerDlatego też, choć nie jest tak wszechstronny w dziedzinie projektów elektronicznych jak Arduino, Kompensuje tę niedogodność większą mocą obliczeniową.
Jednym z argumentów przemawiających za Raspberry Pi jest Jego wrodzona zdolność do łączenia się z internetem za pomocą Wi-Fi lub kabla EthernetChociaż Arduino może zintegrować te możliwości za pomocą płytek rozszerzeń, W ten sposób przejęliby część swoich połączeńoprócz wydania nieco więcej na rozszerzenia.
Ponadto Arduino posiada dedykowane oprogramowanie do projektów elektronicznych, które wykonuje zaprogramowaną akcję na płytce po jej włączeniu.W przeciwieństwie do Raspberry Pi, które Aby wykonać żądane przez nas czynności, konieczna jest instalacja systemu operacyjnego.co ostatecznie negatywnie wpływa na wiele projektów.
Programowanie pinów Raspberry Pi: Jakie języki programowania są używane podczas tworzenia sprzętu z pinami GPIO?
Sposób steruj portami GPIO Raspberry Pi i wykorzystuj je, aby w pełni wykorzystać jego możliwości w swoich projektach, jest przez język programowaniaWszechstronność Raspberry Pi zapewnia mu kompatybilność z szeroką gamą języków programowania.
Poniżej przedstawiamy najczęściej używane i przydatne piny podczas korzystania z pinów GPIO Twojego Raspberry Pi:
Scratch
Jest to język przeznaczony do wczesnej nauki języków programowania.Ponieważ jest podzielony na bloki, można łatwo skupić się na logice języka programowania, nie zagłębiając się w typową morfologię i składnię (kropki, przecinki, myślniki, nawiasy itp.). Raspberry Pi OS Zawiera okno z różnymi językami programowania, w tym Scratch. Wystarczy wykonać poniższe kroki, aby zainstalować rozszerzenie i rozpocząć programowanie pinów GPIO.
Python
Jest to jeden z najpowszechniej używanych języków programowania obecnie, Jest to język interpretowany dynamicznie co pozwala na programowanie bardzo szerokiej gamy zastosowań dla portów GPIO. Python jest jednym z języków programowania wchodzących w skład systemu operacyjnego Raspberry Pi OS.Dlatego też w większości przypadków będzie konieczna jego instalacja, aby rozpocząć nasz projekt z GPIO.
C/C++/C#
Każdy z tych języków programowania jest udoskonaloną wersją poprzedniego i przeznaczony jest do nieco innego celu:
- C w języku maszynowym oprogramowanie średniego poziomu, które umożliwia tworzenie oprogramowania i aplikacji niskiego/średniego poziomu.
- Język C++ został stworzony jako rozszerzenie aby rozszerzyć możliwości języka C i uczynić go językiem hybrydowym, ponieważ jest zorientowany zarówno na tworzenie oprogramowania, jak i manipulację obiektami.
- C# (wymawiane „C krzyżyk”) Jest to standaryzowany język wywodzący się ze składni C/C++ i jest ukierunkowany na tworzenie oprogramowania w oparciu o API .NET, a także na obsługę obiektów.
Choć te trzy języki są pochodne i mają nieco inne funkcje, Wszystkie z nich nadają się do programowania portów GPIO Raspberry PiZnajomość wszystkich trzech języków pozwoli Ci na praktycznie nieograniczone rozszerzanie ich funkcji.
Przetwarzanie 3
Jest to język programowania i rozwoju oparty na Javie i skoncentrowana na rozwoju projektów audiowizualnych i multimedialnych, To doskonała opcja dla artystów cyfrowych o stosunkowo ograniczonej wiedzy programistycznej. Mogą oni uwolnić swoją kreatywność, korzystając z programowalnych dodatków za pośrednictwem pinów GPIO.
Lista najlepszych projektów, które możesz zrealizować samodzielnie, wykorzystując piny swojego Raspberry Pi.
Gdy już zdobędziesz podstawową wiedzę programistyczną i zrozumiesz ograniczenia swojego Raspberry Pi, możesz utworzyć następujące projekty:
Alarm LED z Raspberry Pi
Składa się z diody LED przymocowanej do pinów GPIO Raspberry Pi, która synchronizuje się z Kalendarz Google i wydaje powiadomienia Te światła służą jako przypomnienia o zaplanowanych wydarzeniach. Wykorzystują piny GPIO Raspberry Pi oraz nakładkę Unicorn HAT zaprogramowaną i dostosowaną w Pythonie. Możesz ustawić alarm, który będzie synchronizowany z całym Twoim wirtualnym kalendarzem i zapobiegniesz spóźnieniu się na kolejne spotkanie.
Kontroler silnika
Płyta Raspberry Pi jest idealną płytą główną dla montaż silnika prądu stałego który przyda się w Twoich projektach z zakresu elektroniki i robotyki. Z kilkoma komponentami zewnętrznymi i odrobiną kodu Pythona, Możesz podłączyć silnik prądu stałego do pinów GPIO swojego Raspberry Pi i używać go jako zasilacza. Ten projekt jest szczególnie Przydatne do zrozumienia działania elektrycznego portów GPIOSą to bardzo przydatne informacje w przypadku każdego projektu wymagającego wykorzystania modułu Raspberry Pi jako płytki stykowej.
Czujnik ruchu do oświetlenia LED
Dla tego projektu Użyjemy pasywnego czujnika ruchu na podczerwień (PIR). Ten adapter łączy się z pinami GPIO Raspberry Pi i zapewnia czuły czujnik wykrywający ciepło ludzkiego ciała w zasięgu od sześciu do siedmiu metrów. Jednym z najczęstszych dodatków do czujnika PIR jest dioda LED, która również łączy się z pinami GPIO i umożliwia utworzenie alarmu wykrywającego ruch za pomocą diody LED.
