介绍树莓派及其基本原理

通常,微控制器非常适合用于控制I/O接口和快速处理信号。但是,它们的CPU处理能力、RAM和软件功能相对较弱。树莓派是一款单片机电脑,集成了个人电脑和单片机的I/O功能于一体。树莓派的I/O速度不及单片机,功能也不及主流PC,但它却提供了一个非常强大的平台,允许用户创建复杂的计算机程序,这些程序可以使用Python、Java和c++等常用语言轻松地与硬件进行交互。

树莓派的基本原理

树莓派并不是一台特殊的电脑。相反,它也是单片计算机(SBC)家族的一员。每种SBC都具有不同的属性和功能。树莓派的第一个版本—model 1a—它采用一个单核ARM处理器,256MB RAM,一个USB端口,复合视频输出,HDMI输出,没有网络功能。较新的型号是树莓派3 model B,包含一个四核处理器、1GB RAM、四个USB端口、以太网、内置了Wi-Fi,以及一个用于控制外部电路的40针引脚。最新的是树莓派3B+,详情请见 : 树莓派 Model 3B+ 相比Model 3B有什么变化

树莓派3B主板

如果才开始了解树莓派,那么建议选择功能最丰富的版本,因为它可以验证更多的实验,比如Raspberry Pi 3 Model B它提供了网络,还有一个速度不错的CPU,以及大量的GPIO。如果你不需要联网,但需要显示和GPIO接口,可以选择使用相对便宜的Raspberry Pi 1系列。如果只需要最小系统那就选择使用Raspberry Pi zero。为了更直观的呈现各种树莓派产品的特性,让我们看一下下表,它列出了所有主要树莓派产品、规格、参考成本和各自的优缺点。

所有树莓派产品特性对比

以下所有的内容都是基于树莓派3B的,因为它是目前最通用的平台。首先我们先看看树莓派3B 的PCB都有什么,以及每个部分是做什么的。

树莓派3B主板接口定义

树莓派3B接口定义

GPIO

GPIO可以说是树莓派最重要的功能接口,它相当于Arduino上的GPIO引脚。这些引脚可以用于程序中读取电路中的电信号,也可以为控制电路提供电信号。使用GPIO时要非常小心,因为GPIO容易损坏,它使用的是3.3V逻辑电平。如果你想控制外部设备,包括继电器、电感和高亮度led等设备时,如果电流超过20mA,那么你应该使用外部电源(见3.3连接I/O)。

DSI显示端口

DSI显示端口允许树莓派连接到类似于平板电脑的触摸显示器,这种显示器可以支持触摸控制功能,常见尺寸为7英寸、5英寸等。

CSI摄像头接口

CSI摄像头接口是一个专用的连接器,它允许树莓派连接到树莓派的摄像头模块。一般的网络摄像头是不能在这个接口使用的,因为它们只有一个USB接口。可查阅:树莓派摄像头模块 Camera(B)Rev2.0 的使用

MicroSD插槽

这个插槽用于连接存放树莓派操作系统的microSD卡。此SD卡中还保存了用户创建的所有文件、文件夹、文档和图片,它可以理解为计算机的硬盘。

HDMI / USB / Network接口

这些插槽用于将树莓派连接到HDMI显示器、鼠标和键盘等USB设备,以及用于internet访问的以太网连接。不过,树莓派3B内置Wi-Fi功能,所以一般情况下以太网接口不是很常用。

Micro USB 电源接口

树莓派的电源可以通过Micro USB数据线连接到USB 5V充电器直接输入,GPIO引脚的电源也通过它提供。

现在你基本了解了树莓派3B的结构和组成部分了,你可能也会发现,当直接个树莓派插上电源启动时,树莓派什么反应也没有,这是因为你还需要先在SD卡上面安装一个Raspbian操作系统!我们以后会附上相关内容。