树莓派4的GPIO接口介绍

前面的文章我们了解了树莓派4相对树莓派3的一些改进 树莓派4 相对树莓派3有什么新的改进?,作为一块新板很多东西还是给人一些稍显神秘的感觉,比如GPIO接口,今天我们就来了解一下树莓派4的接口。

树莓派4的GPIO接口

树莓派4的GPIO接口保留了以前型号的标准功能,也引入了一些额外的功能。下面让我们来看看这个标准的40针接口都有哪些变化,具体都是哪些功能?

树莓派4的接口定义

通用输入/输出接口 GPIO

通用输入/输出就是GPIO的意思,GPIO很形象地描述了树莓派上这些接口的工作方式,它们类似于Arduino 数字或模拟端口,因为我们可以将它们配置为读或写。通过这些接口,可以让树莓派和不同的模块组件进行交互,比如按钮、电位器或者蜂鸣器等。

树莓派4 GPIO BCM接口定义

在实际使用中,我们应该熟悉树莓派接口的两种命名方案:1.WiringPi 编号、BCM编号、物理编号(Physical – Number)。WiringPi 编号是功能接线的引脚号(如TXD、PWM0等等);BCM编号是 Broadcom 针脚号,也即是通常称的GPIO;物理编号是PCB板上针脚的物理位置对应的编号(1~40)。

电源和接地

电源和接地引脚用于外部电路供电。所有版本标准40针 GPIO版本的树莓派都有两个5V引脚和两个3.3V引脚,而且均在同一个物理位置。除了5V和3.3V引脚外,它们还有8个接地引脚。电源和接地脚可以让你的树莓派为一些外部元件供电,如LED。需要注意的是,通过这些引脚为任何外部模块或元器件供电之前,应该保持谨慎,过大的工作电流或峰值电压均有可能损坏树莓派。

其它接口功能

在实际使用中,许多项目还需要一些不同的功能。因此树莓派的一些GPIO引脚具有I2C、SPI和UART接口等双重功能,与树莓派3B+相比,树莓派4 支持这些功能的接口增加了,使许多引脚的功能得到了扩展。下面是对每种功能做一下简要的描述。

I2C接口

I2C是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。树莓派通过I2C接口可控制多个传感器和组件。它们的通信是通过SDA(数据引脚)和SCL(时钟速度引脚)来完成的。每个从设备都有一个唯一的地址,允许与许多设备间快速通信。ID_EEPROM引脚也是I2C协议,它用于与HATs通信。

SPI接口

SPI是串行外设接口,用于控制具有主从关系的组件,采用从进主出和主进从出的方式工作,树莓派上SPI由SCLK、MOSI、MISO接口组成,SCLK用于控制数据速度,MOSI将数据从树莓派发送到所连接的设备,而MISO则相反。

UART接口

有使用Arduino的朋友一定听说过UART或Serial,通用异步收/发器接口用于将Arduino连接到为其编程的计算机上,也用于其他设备与 RX 和 TX 引脚之间的通信。如果树莓派在 raspi-config 中启用了串口终端,则可以使用这些引脚通过电脑来控制树莓派,也可以直接用于控制Arduino。

PWM接口

在树莓派上,所有的引脚都可以实现软件PWM,而GPIO12、GPIO13、GPIO18、GPIO19可以实现硬件脉宽调制。关于PWM可阅读 什么是PWM 这篇文章。

以上是树莓派4接口的相关介绍,如果你手上有树莓派3B+,可以参考这篇文章 树莓派3的外围数据接口 对比阅读。