Распиновка raspberry pi — нюансы и особенности

Элементы платы

Джампер выбора питания

На линии питания GPIO-расширителя есть возможность выбора питания установкой джампера:

  • — на линии будет присутствовать напряжение 5 вольт. Это удобно при подключении модулей с рабочим напряжением 5 вольт. Например микросервопривод или ультразвуковой дальномер.
  • — на линии — 3,3 вольта. Режим полезен при подключении аналоговых сенсоров. Так как диапазон входного напряжения для считывания аналоговых сенсоров от 0 до 3,3 вольт. Например потенциометр или датчик освещённости.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
L23 Светодиод вывода . При подачи высокого уровня — светодиод включается, при низком — выключается.
ACT Мигает при обмене данными между одноплатником Raspberry Pi и GPIO-расширителям портов

DC-DC преобразователь

Понижающий DC-DC TPS563200 с выходом 5 вольт, обеспечивает питание схемы. Максимальный выходной ток составляет 3 А.

Метод 1: Библиотека RPi.GPIO

После загрузки Pi перейдите в меню и выберите Программирование> Thonny Python IDE. Откроется новый скрипт Python. Если вы абсолютно новичок в Python, это отличный язык для начинающих, и есть много отличных мест, где можно больше узнать о Python после того, как вы закончите с этим руководством!

Начните с импорта библиотеки RPi.GPIO и установки режима платы.

Теперь объявите переменные для номеров светодиодов и выводов кнопок.

Обратите внимание, что, поскольку у нас установлен режим доски BOARD мы используем номера контактов, а не номера GPIO. Если вас это смущает, распиновка диаграммы Raspberry Pi поможет вам разобраться в этом

Настройка кнопки

Пришло время настроить выводы GPIO. Установите вывод светодиода на вывод, а вывод кнопки — на вход с подтягивающим резистором

Текст после GPIO.IN относится к внутренний подтягивающий резистор малины пи. Вы должны включить это, чтобы получить чистое чтение с кнопки. Поскольку кнопка идет к выводу заземления, нам нужен подтягивающий резистор, чтобы удерживать входной вывод ВЫСОКИЙ, пока вы не нажмете его.

Прежде чем мы продолжим, давайте посмотрим на подтягивающие и понижающие резисторы.

Интервал: резисторы Pull Up / Pull Down

Когда вы настраиваете вывод GPIO для ввода, он считывает этот вывод, чтобы определить его состояние. В этой схеме вам нужно прочитать, есть ли контакт ВЫСОКО или же НИЗКИЙ активировать светодиод при нажатии кнопки. Это было бы просто, если бы это были единственные состояния, которые может иметь вывод, но, к сожалению, существует третье состояние: FLOATING.

Плавающий штифт имеет значение между высоким и низким, что приводит к непредсказуемым действиям входа. Решающие проблемы решают резисторы с повышением / понижением.

Изображение выше представляет собой упрощенную схему кнопки и Raspberry Pi. Вывод GPIO подключается к земле через кнопку. Внутренний подтягивающий резистор присоединяет вывод GPIO к внутреннему источнику питания Pi. Этот ток течет, и штифт безопасно поднимается до ВЫСОКОГО.

Когда вы нажимаете кнопку, вывод GPIO подключается непосредственно к выводу заземления, а кнопка показывает низкий уровень.

Понижающие резисторы предназначены для подключения переключателя к выводу питания. На этот раз внутренний резистор прикрепляет вывод GPIO к земле, удерживая его в НИЗКОМ, пока вы не нажмете кнопку.

Теория резисторов Pull-up и Pull-down на первый взгляд сбивает с толку, но это важные знания при работе с микроконтроллерами. Пока, если вы не совсем понимаете это, не волнуйтесь!

Давайте продолжим там, где мы остановились.

Цикл программы

Далее настройте цикл программы:

пока верно Цикл постоянно запускает код внутри него, пока мы не закончим программу. Каждый раз, когда он зацикливается, он обновляет buttonState читая входные данные из buttonPin. Пока кнопка не нажата, она остается ВЫСОКО.

Как только кнопка нажата, buttonState становится НИЗКИЙ. Это вызывает если заявление, поскольку Ложь такой же как НИЗКИЙ, и светодиод включается. еще оператор выключает светодиод всякий раз, когда buttonPin не False.

Сохраните и запустите ваш скрипт

Сохраните ваш скрипт, нажав Файл> Сохранить как и выбрав имя файла. Вы можете запустить эскиз, нажав на зеленый Играть кнопка на панели инструментов Тонны.

Теперь нажмите кнопку, и ваш светодиод должен загореться! Нажмите красный Стоп кнопка в любое время, чтобы остановить программу

Если у вас возникли трудности, тщательно проверьте свой код и схему на наличие ошибок и повторите попытку.

Купить Orange Pi Zero 256 и платы на Aliexpress

  • Orange Pi Zero H2+ Quad Core Open-source 256MB development board beyond Raspberry Pi
    US $8.49

  • Orange Pi Zero Set 5:Orange Pi Zero 256MB+Expansion Board+Black Case development board
    US $12.00

  • Orange Pi Zero Set3: Orange Pi Zero256MB+Protective White Case ,H2+ Quad Core Open-source development board
    US $10.38

  • Orange Pi Zero Set 1:Orange Pi Zero 256MB+Expansion Board beyond Raspberry Pi
    US $10.30

  • Orange Pi Zero Expansion board Interface board Development board beyond Raspberry Pi
    US $1.99

  • Orange Pi Zero Set 7: Expansion Board+Black Case,development board beyond Raspberry Pi
    US $3.78

  • Orange Pi Black ABS Protective Case : which is Suitable for Orange Pi Zero with Expansion Board, NOT Fit Zero Plus2
    US $1.99

  • Orange Pi Black Protective case,ABS Case, Only Suitable for Orange Pi Zero, cant hold Expansion Board inside
    US $1.99

  • Orange Pi White Protective case,ABS Case, Only Suitable for Orange Pi Zero, cant hold Expansion Board inside
    US $1.99

Установка Raspbian

В качестве носителя Raspberry Pi Zero W использует microSD карту, в отличие от старшей модели платы, которая работает на SD. Объем карты должен быть не меньше 2ГБ. После установки на двухгигабайтную карту, свободного места останется около 500МБ — особо не разбежишься. Поэтому если нужно хранить что-то объемное на карте, то лучше взять побольше.

Раньше, когда только появлялись платы Raspberry Pi, еще не было специального дистрибутива Linux для них, и многие использовали обычный Debian, собранный под ARM процессоры. Это было не очень удобно, потому что приходилось ставить разные модули ядра и драйвера, чтобы поддержать использование какого-нибодь “малинового” железа. Сейчас же есть прекрасный Raspbian — это тот же Debian, но допиленный для использования на Raspberry Pi. Многие вещи поддерживает “из коробки”, есть удобные консольные утилиты для всяческой настройки и легковесный desktop environment, на случай если планируется запускать с GUI интерфейсом.

Скачать образ можно здесь:
https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

Я скачал RASPBIAN STRETCH LITE. Это консольная версия без GUI. Теперь нужно записать его на карту.

Можно воспользоваться утилитой Win32diskimager или любой похожей — Rufus, Universal USB Creator.

Mac OS

Подключаем карту и смотрим какие диски есть в системе:

Видно что /dev/disk2 — это наша флешка. Отмонтируем ее:

И теперь запишем образ Raspbian (не надо добавлять номер раздела, просто /dev/disk2):

Linux

Подключаем карту и смотрим какие диски есть в системе:

Наша флешка — . Если замонтирован раздел, размонтируем:

И теперь запишем образ Raspbian (не надо добавлять номер раздела, просто /dev/sdc):

Типы портов по номерам

Теперь можно рассмотреть, какой PIN на Rapsberry Pi за что конкретно отвечает.

Первый ряд:

  • питающие (Power) – 1 и 17 штырек;
  • заземляющие (Ground или RND) – 9, 25 и 39;
  • порты (BCM) – все остальные.

Второй ряд (тот, который предназначен для 5-вольтных устройств) Raspberry распиновку имеет немного другую:

  • питающие являются смежными – 2, 4 пины;
  • заземляющие – 6, 14, 20, 30 и 34;
  • порты – все остальные.

Как можно заметить, нумерация в «Малине» выполняется не сверху вниз по рядам, а по горизонтали. То есть: 1 – 3,3V, 2 – 5V, 3 – порт, 4 – 5V, 5 – порт, 6 – заземление, 7 – порт, 8 – первый порт для 5-вольтных устройств и т.д.

Существует два способа нумерации – по порядку и в соответствии с номерами, использующимися в чипе. Это обусловлено тем, что питающие и заземляющие не имеют своих номеров в формате BCM.

Выше указана нумерация по порядку, тогда как второй вариант обозначается буквами BCM. Именно номера BCM используются при написании программ, однако есть исключения. Например, WiringPi (библиотека для взаимодействия с GPIO) имеет собственную нумерацию. К примеру, 3-у порту, который процессор считает BCM 2, назначает номер WiringPi 8. При написании кода с применением WiringPi нужно ознакомиться с соответствующей схемой.

Следует отметить, что пины заземления могут использовать любые девайсы (и 3-х, и 5-и вольтный), так как не имеют каких-то отличительных особенностей – в каждом ряду они одинаковые.

Что следует учитывать при работе с GPIO

Можно подключать любые устройства в Raspberry 2, 3 т.д. пины. Однако на GPIO есть специальные порты, которые применять не по назначению возможно, но не рекомендуется. К ним относятся BCM 0 и BCM 1, которые в схеме имеют номера 27 и 28 соответственно. Эти порты предназначены специально для поверхностного монтажа – HAT-устройств, которые, по сути, являются платами расширения.

Также тем, кто планирует работать с GPIO «Малины» рекомендуется следить за силой тока. Максимально через все пины может подаваться электричество в 50мА. При неправильном использовании такая сила может повредить не только внешнее устройство, но и вывести из строя процессор Raspberry.

Преимущества Raspberry Pi Zero

  • Детализированное программирование Raspberry Pi Zero. Создатели предоставляют возможность использования программ, не устанавливая операционную систему, а также написание программ посредством использования специализированного софта для Windows или Linux. Правда, для первого случая нужно сначала написать программу на ПК, а уже потом использовать её на устройстве.
  • Специализированные под Raspberry Pi Zero W проекты. Сегодня на просторах интернета есть множество увлекательных видео с применением гаджета для освещения мероприятий и улиц, автоматизации механизмов и создания игрушек. С этой целью созданы целые сообщества на форумах (например, Reddit) с детальными инструкциями и готовыми скриптами. Просто введите в поисковике «Raspberry Pi Zero W Projects» и увидите сами.
  • Множество адаптированных под Raspberry Pi Zero OS. Если Вы любители заводских настроек — поставьте созданную разработчиками Raspbian, ну а если хотите производить более «серьёзные» задачи — используйте Pidora на базе Linux. Кроме того, можете поэкспериментировать с десятком неофициальных операционок от умельцев, которые демонстрируют высокую стабильность на Raspberry Pi Zero — OpenWrt, IPFire, Ubuntu, A2 и другие.

  • Возможность программирования «умного дома» благодаря модифицированию GPIO в Raspberry Pi Zero W. Просто введите нужную строку и заставьте зажигаться свет по расписанию.
  • Распиновка из 40 Pinout на Raspberry Pi Zero. Можете паять в произвольном порядке, в зависимости от потребностей.

Из числа всего изобилия преимуществ, можно найти и недостатки среди возможностей и характеристик Raspberry Pi Zero, в списке которых можно выделить несколько наиболее встречаемых.

Характеристики

  • Однокристальная система: SoC Broadcom BCM2711
  • Центральный процессор: 4-ядерный 64-битный CPU на ARM Cortex A72 с тактовой частотой 1,5 ГГц
  • Графический процессор: VideoCore VI GPU с тактовой частотой 500 МГц
  • Оперативная память: 1/ 2 / 4 / 8 ГБ LPDDR4-3200 SDRAM
  • Стандарт Wi-Fi: 802.11 b/g/n/ac
  • Стандарт Bluetooth: v5.0 с BLE
  • Частотный диапазон: 2,4 / 5 ГГц
  • Цифровой аудио/видеовыход: 2× micro-HDMI версии 2.0
  • Максимальное выходное разрешение: 2160p (60 Гц)
  • Максимальное разрешение в режиме двух мониторов: 2160p (30 Гц)
  • Аналоговый аудио/видеовыход: 4-контактный мини-джек 3,5 мм
  • Порты для периферии: 2× USB 2.0, 2× USB 3.0
  • Порт для камеры: Camera Serial Interface (MIPI CSI)
  • Порт для экрана: Display Serial Interface (MIPI DSI)
  • Карта памяти: microSD
  • Порты ввода-вывода GPIO: 40
  • Напряжение питания: 5 В
  • Максимальный ток потребления: 3 А
  • Габариты: 85×56×16,4 мм

История, поколения, модификации

Самый первый концепт микрокомпьютера Распберри Пи был представлен Дэвидом Брэбеном в 2011 году. Размером он был сравним с простой флешкой средней величины. Под конец июля этого же года устройство было доработано до основной версии. 12 августа в свет вышла первая партия микрокомпьютеров.  Эта версия включала в себя тестовые наработки и дорогостоящие детали, но в итоге их решили исключить из набора. Это позволило сократить размеры платы на 20% и существенно снизить себестоимость.

Плата микрокомпьютера

В начале 2012 года (10 января) было объявлено об изготовлении пробной партии в 10 000 плат типа В. В продажу они поступили 29 февраля того же года. 16 июля компания сняла ограничения на заказ Raspberry Pi версии Model В.

В декабре 2012 в производство был запущен одноплатный компьютер Raspberry Pi версии А. Спустя два года, был выпущен В+.

В начале 2015 года в свет вышла четвертая версия микрокомпьютера 2В. 26 ноября того же года разработчики создали еще одну версию Разпберри Пи Zero. Его главное отличие от остальных версий была низкая цена (5$) и разъем GPIO, который был не смонтированный.

В конце февраля 2016 года вышел Распберри Пи 3. Его новые модификации включали в себя процессор 64-бит, адаптер беспроводной сети и Блютуз.

Ровно через год (28 февраля 2017) в свет вышла новая версия устройства Raspberry Pi — Zero W. Также, как и в Пи 3 у него был Wi-Fi и Bluetooth.

В 2018 году в день числа PI был выпущен Распберри Пи 3В+. У него был мощный процессор, 5 ГГц wireless, Блютуз и 1000 Мбит/с Ethernet.

Способы работы с RPi2

Плату Распберри можно использовать практически для любых целей. О первом, популярнейшем среди владельцев Raspberry Pi 2 model B решении было упомянуто выше. Это полноценный медиаплеер для трансляции аудио, фото и видео с различных источников (сеть, носители информации). Среди альтернатив, менее, но все еще популярными способами остаются:

  1. Игровая консоль. Установив эмуляторы для консольных игр, подключив джойстики по USB и дисплей через HDMI, можно использовать Pi2 в качестве неплохого заменителя консоли. В сети можно найти уже готовую операционную систему RetroPie, в которой предрасположен загрузчик старых игр NES, SEGA, что 20–30 лет назад приобретались на картриджах и дисках, и были на пике популярности.
  2. Умный дом. Мощности миниатюрной платы с лихвой хватит для контроля и управления датчиками, модулями, дисплеями и для передачи информации по сети.
  3. Робототехника. RPi2 можно заметить в роботизированной технике. Плату часто используют в качестве вычислительной базы для проектирования. Дополнительные модули служат мощным инструментом для создания управляемого робота.
  4. Аналоги производственных вычислительных машин. Raspberry Pi 2 model B в силу своих размеров, характеристик и цены может использоваться в производственных масштабах и быть запрограммированным на выполнение конкретных задач.

В родной операционной системе доступна своя версия Minecraft. Производительности миниатюрного ПК хватит, чтобы без лагов играть эмулированные игры из первой «плойки».

USB-ключ

Если вы хотите создать USB-ключ с поддержкой памяти и доступом в Интернет, вы можете сделать это с помощью Raspberry Pi Zero. Вам понадобится только USB-разъем, который вы можете получить от Amazon, и несколько последовательных кабелей. После этого просто припаяйте разъем USB к VCC, заземлению и портам данных на Raspberry Pi Zero.

Raspberry Pi Zero usb Dongle ProjectRaspberry Pi Zero usb Dongle Project

Далее установите Raspbian Lite и настройте несколько параметров. Вы даже можете включить функцию SSH, чтобы получить доступ к файлам на USB-ключе через Интернет. Конечно, вам нужно подключить ключ к компьютеру, чтобы он работал. В общем, USB Dongle – один из самых простых проектов Raspberry Pi Zero, и вам обязательно стоит попробовать его один раз.

Карманный проектор

Pocket Projector – один из гениальных проектов, которые вышли из Raspberry Pi Zero. На самом деле вы можете создать карманный проектор, используя два дополнительных компонента, и это потребляет очень мало энергии . Вы даже можете запустить этот проект, используя батарейный блок . Он использует крошечную светодиодную лампу, которая проходит через светофильтр.

#210 Build a Pi Zero W pocket projector! // Project#210 Build a Pi Zero W pocket projector! // Project

После этого свет проходит через DMD (устройство цифрового микрозеркала), которое, наконец, проецирует свет на поверхность. Имейте в виду, поскольку компоненты довольно дешевые, вы не получите лучшее качество, но оно, безусловно, пригодно для использования. В целом, вся установка, включая Pi Zero, световой фильтр и DMD, будет иметь отпечаток стандартной Raspberry Pi.

Варианты использования Raspberry Pi Zero W

  • IP-камера
    При помощи официального модуля камеры и корпуса с отверстием под глазок этой камеры можно превратить микрокомпьютер в дешевую и очень компактную IP-камеру. Стоимость готового решения при этом будет на уровне самых дешевых IP-камер, доступных сегодня на рынке.
  • Портативная консоль
    Компактные габариты, низкий нагрев и 40-пиновый интерфейс GPIO делают Raspberry Pi Zero W хорошей платформой для сборки терминала или портативной консоли.
  • Устройство автоматизации
    Сравнительно низкая стоимость, GPIO-интерфейс и обширное пользовательское коммьюнити позволяют использовать микрокомпьютер для решения задач автоматизации в тех случаях, когда Arduino или ESP8266 недостаточно, а производительность Raspberry Pi 3 избыточна.

Плата Raspberry Pi 3 model B

Raspberry Pi model B является наиболее распространенной платой. По сравнению со своим предшественником Pi 2 Model B  обладает 64-битным процессором ARM Cortex-A53 и встроенным Wi-Fi и Bluetooth. Плата имеет 1 ГБ оперативной памяти, которая делится с графической системой.  Способов применения платы множество – с их помощью можно создавать игровые приставки, охранные системы, планшеты и прочие электронные устройства.

Для подключения наушников и колонок имеется 3,5-миллимитровый разъем. Также имеется 4 USB-выхода, к которым можно присоединять периферию.  Подключение различных модулей осуществляется через 15-пиновые слоты:

  • DSI – предназначен для присоединения дисплея;
  • CSI-2 – присоеднинение камеры через интерфейс MIPI.

Для низкоуровневых интерфейсов используются выходы:

  • Общего назначения – 40 портов ввода/вывода;
  • UART;
  • I2C;
  • SPI;
  • Входы питания и земля.

Для коммуникации используются интерфейсы Ethernet, Wi-Fi 802.11n и Bluetooth 4.1. В качестве жесткого диска плата использует microSD-карту с установленной на ней операционной системой. Карту памяти лучше использовать объемом в 8 ГБ. Raspberry Pi model B использует операционную систему Linux.

Питание устройства осуществляется адаптером на 5 В через USB разъем или выходы питания. Специальный выключатель питания отсутствует на Raspberry Pi, чтобы включить устройство, достаточно просто подключить кабель питания.

Отличительные особенности:

Микрокомпьютер Raspberry Pi 3 B Raspberry Pi 3 B+ Raspberry Pi Zero W
Процессор Broadcom 2837 Quad-Core ARM Cortex-A53 64bit (1,2ГГц) Broadcom BCM2837B0, Cortex-A53 64-bit SoC @ 1.4ГГц Broadcom BCM2835, ARMv6Z ARM1176JZF-S 32bit @ 1ГГц
Графический процессор Двухъядерный процессор (GPU) VideoCore IV (3D GPU @ 300 МГц, видео GPU @ 400 МГц) Двухъядерный процессор (GPU) VideoCore IV (3D GPU @ 300 МГц, видео GPU @ 400 МГц) Двухъядерный VideoCore IV Multimedia @ 250 МГц
Память 1GB 32bit LP-DDR2 900 МГц 1GB LPDDR2 SDRAM 512 МБ SDRAM LPDDR2 400 МГц
WiFI Встроенные 802.11b/g/n и Bluetooth 4.1 2.4 ГГц и 5 ГГц IEEE 802.11.b/g/n/ac и Bluetooth 4.2 Low Energy (BLE) 802.11n и Bluetooth 4.1 (BLE)
Flash Накопитель Micro-SD @ 50 МГц/SDR25No eMMC storage option Micro-SD @ 50МГц/SDR25No eMMC storage option Micro-SD @ 50МГц/SDR25No eMMC storage option
USB2.0 Порт 4 x USB 2.0 micro USB 4 x USB 2.0 micro USB 1 x USB 2.0 micro USB напрямую от BCM2835
USB2.0 Device / OTG No No OTG: 1 + 1 (Только питание)
Ethernet / LAN 10/100 Мб/с c выходом на стандартное гнездо 8P8C (RJ45) 10/100/1000 Мб/с Gigabit Ethernet (через USB 2.0) 802.11 b/g/n wireless LAN
Видео выход HDMI 1.3а / RCA / DSI HDMI 1.3a (CEC) / DSI mini HDMI (1080p60) / RCA / DSI
Аудио выход MDMI / 3.5mm Jack / I2S MDMI / 3.5mm Jack / I2S MDMI / 3.5mm Jack / I2S
Камера вход MIPI CSI 1080p MIPI CSI 1080p MIPI CSI 1080p
Real Time Clock No (unless using an add-on module) No (unless using an add-on module) No (unless using an add-on module)
IR Приемник нет (можно подключить датчик через GPIO) нет (можно подключить датчик через GPIO) нет (можно подключить датчик через GPIO)
IO Expansion 40 pin portGPIO / UART / SPI / I2S 40 pin portGPIO / UART / SPI / I2S 40 pin portGPIO / UART / SPI / I2S
ADC No (unless using an add-on board) No (unless using an add-on board) No (unless using an add-on board)
Радиатор Optional Optional Optional
Размер 85 х 56 х 17 мм (3.35 x 2.2 inch) 85 х 56 х 17 мм (3.35 x 2.2 inch) 67.6 x 30 x 5 мм (3.35 x 2.2 inch)
Вес 45 грамм 45 грамм 9 грамм

Плата Raspberry Pi model Zero

Серия плат model Zero отличается от своих предшественников меньшими размерами. Существует 2 вида плат этого вида – model Zero и новая версия Zero W. Вторая отличается только наличием Wi-fi и Bluetooth на борту.

Технические характеристики Raspberry Zero:

  • 512 МБ оперативной памяти;
  • Одноядерный процессор ARMv6Z ARM1176JZF-S с тактовой частотой 1 ГГц;
  • Мини HDMI порт;
  • 2 микро USB порта, один для подключения к компьютеру;
  • Wi-Fi 802.11n;
  • Bluetooth 4.1

Расположение выходов и распиновка представлены на рисунке. Плата оснащена 40 портами входа-выхода общего назначения, UART, I2C, SPI, выходами питания 3,3 В и 5 В и землей

 Важно отметить, что разъем не припаян и требуется самостоятельный монтаж

Новая модель Zero W использует microSD, в отличие от старшей модели, которая использует miniSD для работы. Флеш-карта используется в качестве носителя, ее объем должен быть не менее 2 ГБ. Питание платы осуществляется при помощи 5-вольтового адапрета через пины питания или микро-USB вход.

Из недостатков можно отметить малую скорость выполнения по сравнению с Raspberry Pi 3 model B. Но по сравнению с B Zero обладает меньшими размерами, что позволяет использовать его в миниатюрных разработках. Используется Raspberry  Pi model Zero в тех же сферах, что и остальные компьютеры этого семейства. Плата может быть оснащена периферийными устройствами, блоком питания, экраном. С помощью этих микрокомпьютеров создаются системы видеонаблюдения, игровые системы, бытовые приборы. Наличие Wi-Fi и Bluetooth позволяет расширить диапазон применения. Одновременно с выпуском Raspberry  Pi model Zero W компания представила линейку корпусов для компьютера. Корпусы оснащены отверстием для разъема GPIO и установки камеры.

Устройство GPIO

Число пинов на колодке GPIO Raspberry Pi 3 равняется 40. Они пронумерованы и делятся на три группы:

  • питающие (power на схемах);
  • заземляющие (GND, Ground);
  • порты (часто обозначаются как BCM).

Первые необходимы для подачи электричества разных напряжений — 3.3 и 5 В. Разница между ними была рассмотрена выше. Вторые обеспечивают безопасность работы платы, отводя электричество. А третьи выступают в качестве интерфейсов, принимая и отдавая данные. Именно к ним пользователь подключает свои модули и приборы.

Схема пинов Raspberry Pi 3 Model B:

На данной схеме pinout выводы пронумерованы по следующему принципу:

  • 1 — левый в первом верхнем ряду;
  • 2 — второй в верхнем ряду, и так далее.

Выходы 1 и 17 обеспечивают питание 3.3 В, 2 и 4 — для 5 В. «Земля» расположена на 9, 25 и 39, и на 6, 14, 20, 30, 34. Прочие контакты — интерфейсные порты.

FPV Robot

Вы сможете управлять ZeroBot Pro  при помощи мобильного телефона или компьютера 

ZeroBot — робот с дистанционным управлением, который передает видеопоток с фронтальной камеры в режиме реального времени. Оригинальная модель 2017 года была очень популярна, что побудило создателя разработать обновленную модель ZeroBot Pro.

Веб-интерфейс позволяет легко просматривать видеопоток с минимальной задержкой на широком спектре устройств. Использование джойстика и мультитачпада делает процесс управления роботом простым и удобным.

Начнём

Это прекрасно задокументированный проект, который был доработан. Процесс создания робота должен быть веселым, без особых сюрпризов. Автор проекта предоставляет файлы САПР (STL), позволяющие распечатать весь дизайн в 3D. На наш взгляд, дизайн уже выглядит отлично, но вы можете поработать над ним на своё усмотрение.

Необходимые компоненты широко доступны. Удержаться в рамках бюджета в $50 возможно, с помощью умных покупок. Мы предполагаем, что у вас уже есть Raspberry Pi Zero W, ожидающий своего времени.

  • Кто создал: Max.K
  • Сложность: Низкая
  • Инструкции: Hackaday

Как устроено GPIO на RPi3?

Теперь можно перейти к вопросу, который касается того, какая распиновка GPIO имеется на Raspberry Pi 3. В первую очередь необходимо сказать, что общее количество пинов на соответствующей панели равняется 40. Каждый из них имеет свой номер.

Все они подразделяются на 3 группы. К первой относятся питающие (на англоязычных схемах маркируются как Power) – они подают электричество в 3,3 и 5 Вольт. При этом у разных контактов данного назначения различное напряжение. Это обязательно следует учитывать при подключении модулей.

Ко второй – заземляющие (могут именоваться RND или Ground). Они нужны, чтобы отводить электричество, тем самым обеспечивая безопасное использование.

К третьей – порты (имеют обозначение BCM). Именно они служат теми контактами, которые могут принимать и отправлять сигналы. Пользователь может подключать модули к любым из них. Самое главное – чтобы было удобно обеспечивать питание подсоединённых компонентов.

Разобравшись с тем, какие типы контактов присутствуют в GPIO, можно перейти непосредственно к тому, какие из них конкретно за что отвечают. Самый простой способ освоить распиновку – это изучить схему. Но если такой возможности нет, можно обойтись и описанием.

Предположим, что плата расположена горизонтально таким образом, что GPIO на ней находится в левом верхнем углу. В таком случае номера портов будут располагаться так:

  • левый нижний – 1;
  • левый верхний – 2;
  • нижний во втором ряду – 3;
  • верхний во втором ряду – 4 и т.д.

Из списка выше должно быть понятно, по какому принципу выполнена нумерация соответствующего интерфейса. Теперь можно перейти к тому, контакты под какими номерами имеют какое назначение.

Питающие на 3,3 Вольта – 1 и 17, а на 5 Вольт – 2 и 4 (они находятся рядом). Заземляющие внизу – 9, 25 и 39, заземляющие вверху – 6, 14, 20, 30 и 34. Все остальные контакты – это порты (BCM).

Особенности нумерации GPIO

Чтобы начать использование GPIO в Raspberry Pi 3, необходимо знать какие существуют особенности нумерации контактов у данного интерфейса

Важно понимать, что в процессоре «Малины» не записаны номера пинов, которые не работают на вход/выход, то есть не являются портами

Поэтому при управлении GPIO на Raspberry Pi 3 необходимо знать нумерацию BCM. Она в значительной степени отличается от той, которая рассмотрена в разделе выше. Так, 3 контакт (он является портом) имеет номер BCM2. Именно такой следует указывать при написании кода.

Понятно, что из-за этого может возникнуть путаница. Ввиду этого на Raspberry Pi 3 рекомендуется использовать Wiring Pi. Это специальная библиотека, которая имеет собственную нумерацию. Так, например, 3 порт (который является BCM 2) определяется как WiringPi 8. Возможно, это покажется еще более нелогичным. Но после ознакомления с соответствующей схемой все встанет на свои места.

Что нужно знать о GPIO RPI3?

Модули возможно подключать к абсолютно любым портам GPIO «Малины», и они будут нормально работать

Но важно знать, что в системе есть пара контактов, которые зарезервированы системой для особых целей. Ими являются BCM 0 и BCM 1 (их номера на обычной схеме – 27 и 28)

Они предназначаются специально для установки плат расширения. Поэтому при возможности их не нужно использовать для подключения других модулей.

Еще один важный момент – осторожное использование питания через GPIO Raspberry Pi 3. Ток на внешние устройства через «Малину» может подаваться с силой до 50 мА

Это достаточно много для столь небольшого девайса. Поэтому подавать ток под такой силой нужно только по крайней необходимости. В противном случае можно не только испортить модуль, но и процессор самой RPi.

При помощи каких языков можно взаимодействовать с пинами

Это возможно сделать при помощи практически любого популярного ЯП:

  1. C или C++
  2. Basic 
  3. Python и т. д.

Об особенностях работы с GPIO можно узнать из различных материалов в Сети. Например, это возможно сделать на сайте elinux.org.

Как можно видеть, 40 pin Raspberry Pi освоить не очень трудно. Ее GPIO имеет очень простую структуру. Но чтобы не запутаться или не забыть назначение портов, и тем самым не спалить плату или внешний девайс, рекомендуется всегда держать при себе соответствующую схему. А если, в свою очередь, неудобно работать со встроенной GPIO, то можно приобрести плату-расширения. Используя ее, возможно свободно размещать внешние устройства, не беспокоясь, что контакты заденут один или несколько штырьков, расположенных по соседству.

Raspberry Pi - How to use the GPIORaspberry Pi — How to use the GPIO

Подключение и настройка

Железная часть

Перед подключением советуем

  1. Установите драйвер светодиодной ленты сверху на Raspberry Pi методом бутерброда.
  2. Скоммутируйте сигнальные линии между собой драйвером и светодиодной матрицей через шлейф. Один контакт шлейфа в выходной разъём на контроллере, а другой — в разъём входящих данных на матрице .
  3. Подключите питание от драйвера на светодиодную матрицу силовым проводом. Один конец провода в клеммник на контроллере, а второй — в разъём на матрице.
  4. Подключите питание на модуль через внешний разъём «DC Barrel jack». Каждая LED панель питается строго от 5 вольт. Потребление тока зависит от вида матрицы.

    Рекомендуем использовать блок питания с выходным напряжением 5 вольт и током не менее 4 ампер. Идеально подойдёт блок питания с выходным напряжением 5 вольт и током 5 ампер. При подключении удобно воспользоватся штекером питания 2,1 мм с клеммником

    При подключении нескольких светодиодных панелей, соответственно увеличивайте запас по току в N-раз, где N — количество матриц в цепочке.

    На схеме матрицы и контроллера нет встроенного регулятора напряжения. При подаче напряжения более 5 вольт — вы убьёте LED панель и драйвер.

  5. Железо собрано. Теперь можно переходить к

Цепочка из матриц

Матрицы легко соединять в цепочку (гирлянду). А потом программным методом выводить информацию на дисплей из матриц.

  1. Соедините сигнальным шлейфом выход первой матрицы ко входу второй матрицы .
  2. Подключите питание от драйвера на светодиодную матрицу силовым проводом. Один конец провода в клеммник на контроллере, а второй — в разъём на второй матрице.

    Максимальное количество матриц в цепочке 12.

Программная часть

  1. Подготовь Raspberry Pi.
  2. Скачайте скрипт для настройки одноплатника с LED панелями.
    wget https://raw.githubusercontent.com/amperka/scriptsRPI/master/amperka-rpi-rgb-matrix.sh
  3. Запустите скрипт конфигурации платформы.

    sudo bash amperka-rpi-rgb-matrix.sh

    Откроется меню установки с предложением продолжить/отменить установку.

  4. Жмите смело «Y».
  5. Программа предложит вам выбор вывода изображения:
    1. Режим «High Quality». На матрице выводиться изображение без мерцаний и бликов. Но за качество необходимо платить — необходимо отключить аудио драйвер на вашем одноплатнике. Для активации режима выбирайте «1». Установите джампер на драйвер.Жмите «Y» на продолжения.
    2. Режим «Convenience». При выводе изображений возможны появления мерцаний. Но никаких дополнительных манипуляций делать не нужно и звук останется включенным. Для активации режима выбирайте «2». Снимите джампер с драйвера, если он там был.Жмите «Y» на продолжения.
  6. Начнётся процесс установки и компиляции.
  7. Дождитесь окончания процесса и нажмите кнопку «Y».После чего система перезагрузится.
  8. Залогинтесь в Raspberry Pi.
  9. Проверим наличие скаченной библиотеки. Для этого в домашней директории выполните команду
    ls

    В итоге вы должны увидеть папку «rpi-rgb-led-matrix».

GPIO

Из википедии: GPIO или Интерфейс ввода/вывода общего назначения (англ. general-purpose input/output, GPIO) — интерфейс для связи между компонентами компьютерной системы, к примеру микропроцессором и различными периферийными устройствами. Контакты GPIO могут выступать как в роли входа, так и в роли выхода — это, как правило, конфигурируется. GPIO контакты часто группируются в порты.

Во многих отношениях Raspberry Pi 4 улучшает возможности более ранних моделей Pi. Одноплатный компьютер поддерживает не только больший объем оперативной памяти, более высокую скорость процессора и расширенные периферийные устройства, но выводы GPIO сохраняют свои стандартные функции, установленные предыдущими моделями, наряду с дополнительными функциями для существующих выводов. Давайте посмотрим, что делают стандартные 40 контактов на Raspberry Pi, а затем рассмотрим каждую из этих функций подробнее.

Как я написал ранее, GPIO — это Интерфейс ввода/вывода общего назначения.

Универсальный интерфейс ввода/вывода — это, собственно, то, что означает GPIO и прекрасно описывает работу контактов плат Raspberry Pi. Они очень похожи на штыревые порты Arduino, так как их можно настроить для чтения входов или записи выходов. Эти контакты позволяют вашему Pi взаимодействовать с различными компонентами, такими как кнопки, потенциометры и зуммеры.

По теме: Управление GPIO Raspberry Pi через Node.js

Есть две схемы именования, с которыми вы должны ознакомиться: нумерация WiringPi и Broadcom. Последняя — это то, как официально называют каждый пин, отображен зеленым цветом на изображении выше. WiringPi, библиотека интерфейса GPIO, которую вы, скорее всего, будете использовать. Имеет собственную аппаратно-независимую систему нумерации. Не забывайте проверять, с какому выводом вы на самом деле работаете при программировании Pi.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий