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6.1 GPIO简介

本节介绍树莓派上方的40个GPIO引脚和连接方法等。同时为了接线方便,可到https://www.splitbrain.org/下载树莓派GPIO引脚的HAT(Hardware Attached on Top,扩展板),读者可根据需要将其打印并裁剪下来覆盖到树莓派上,每个引脚旁边的文字即表示该引脚信息。

6.1.1 GPIO定义

GPIO(General Purpose Input/Output,通用型输入/输出)接口常简称为GPIO,GPIO是树莓派与外界交互的关键,用于输出高低电平,或者读入引脚的状态是高电平或低电平。

GPIO是一个比较重要的概念,用户可以通过GPIO和硬件进行数据交互(如UART,通用异步收发传输器)、控制硬件工作(如LED、蜂鸣器等)、读取硬件的工作状态信号(如中断信号)等。GPIO的使用非常广泛,掌握了GPIO,相当于掌握了操作硬件的能力。

摆正树莓派,其最上方的一排金属针就是GPIO引脚,如图6.1所示。

图6.1 树莓派4B型接口(包括GPIO引脚)

6.1.2 GPIO引脚布局

一般情况下,有下面3种方法可以对树莓派4B开发板上的GPIO引脚进行编号。

物理引脚编号,指树莓派针脚接头上的引脚号,按照“从左到右,从上到下,左边奇数,右边偶数”的规律排列40个引脚,如图6.2所示。

图6.2 GPIO引脚编号

wringPi编号,wringPi库使用C语言开发,通过“gpio readall”命令查看。如图6.3所示以Physical列对称分布的两个wPi列显示的编号即为wringPi编号。

图6.3 所有引脚编号

图6.3中,最上一排和最后一排相同,并且两端以Physical列成对称分布,其中BCM、wPi、Name和Physical分别代表BCM编号、wPi编号、功能名称和物理编号。

两个Name列显示的3.3V和5V代表电压,0V即为接地;GPIO. ×代表GPIO编号;TXD/RXD是一组,在串口通信时使用,和另外一个树莓派(或其他支持串口通信的模块)对接(TXD接对方的RXD,RXD接对方的TXD)设置一样的波特率,即可以进行串口通信;SDA/SCL是一组,用于IIC协议通信,接另外一个树莓派(或Arduino,支持IIC的模块等);支持IIC协议的,通过IIC协议通信MOSI、MISO、SCLK;CE0/CE1用于SPI通信协议,通过它连接使用SPI通信的模块。

由于树莓派4自带的wiringPi库默认版本是2.50,无法映射到GPIO,所以在使用gpio readall命令查看所有引脚编号时,可能会出现Oops - unable to determine board type... model: 17这种错误情况,需要更新wiringPi到2.52版本才能与树莓派映射,打开一个终端输入以下命令:

 
     cd /tmp
     wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb

用wget命令下载最新版本的wiringPi,下载过程见如下代码:

下载完成后,使用sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb命令安装,命令如下:

 
     pi@raspberrypi:/tmp $ sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb
     (正在读取数据库 ... 系统当前共安装 155263 个文件和目录。)
     准备解压 wiringpi-latest.deb  ...
     正在解压 wiringpi (2.52) 并覆盖 (2.50) ...
     正在设置 wiringpi (2.52) ...
     正在处理用于 man-db (2.8.5-2) 的触发器 ...

使用gpio -v命令查看版本信息是否为升级后的版本,命令如下:

BCM编号,是指Broadcom SOC的通道号码,需使用通道号对应的树莓派板上的引脚。在图6.3中以Physical列对称分布的第一列和最后一列显示的编号即为BCM编号。

除上面介绍的命令外,还可以使用pinout命令查看树莓派的配置信息和引脚编号等,如图6.4所示。

图6.4 基本配置信息

图6.4中引脚旁边标注了简略信息,3V3代表着3.3V电压输出,5V就是5V电压输出,GND表示接地,GPIO后面即为对应的GPIO编号。 O/RYFY/PfHmKAE+Hz1/ZvR0Sc8xeIHhAu5lzrXhNH+myM6b6nHbAT0WVo7Ik4KMp

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