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O Raspberry Pi é um computador pequeno e barato, capaz de uma grande variedade de tarefas, incluindo jogo retro e ser um centro de mídia doméstico . O Pi também tem um forte foco na educação, com Scratch e Edição do Minecraft Pi voltado para ajudar os jovens a aprender a codificar, e os pinos GPIO ( Entrada / Saída de Uso Geral ) abrem um mundo inteiro de invenções e ajustes eletrônicos DIY.
O que são os Pins Raspberry Pi GPIO?
Neste artigo, contaremos tudo o que você precisa saber sobre os pinos GPIO do Pi: o que eles podem fazer, como usá-los e erros a evitar ao usá-los.
Uma nota antes de começarmos: Diferentes revisões do Pi podem variar de acordo com seus pinos! Antes de conectar qualquer coisa à sua placa, certifique-se de que está usando os corretos. Uma maneira rápida de verificar é digitar pinagem no terminal do Raspberry Pi, que trará um diagrama de sua configuração atual.
Os pinos GPIO são integrados à placa de circuito do computador. Seu comportamento pode ser controlado pelo usuário para permitir a leitura de dados de sensores e controlar componentes como LEDs, motores e visores. Os modelos mais antigos do Pi tinham 26 pinos GPIO, enquanto os modelos mais novos têm 40. Este gráfico mostra o que cada pino faz:
No diagrama rotulado acima, você pode ver que existem diferentes tipos de pinos GPIO que servem a propósitos diferentes. Você pode encontrar uma versão interativa deste gráfico em pinout.xyz Ele também descreve uma das primeiras coisas confusas que você terá de enfrentar. Cada pino possui dois números anexados a ele. Seu BORDA número (os números no círculo) e seu BCM (Canal Broadcom SOC). Você pode escolher qual convenção usar ao escrever seu código Python:
# 1 - GPIO/BCM Numbering
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# 2 - Board Numbering
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
Você só pode usar uma convenção em cada projeto, então escolha uma e cumpra-a. Nenhuma das convenções é 'certa', então escolha a que fizer mais sentido para você. É importante notar, entretanto, que certos periféricos dependem da numeração GPIO / BCM.
Para este artigo, nos limitaremos a BORDA numeração. Então, o que os alfinetes realmente fazem?
Pinos de energia
Vamos começar com os pinos de alimentação. O Raspberry Pi pode fornecer energia de 5 V (pinos 2 e 4) e 3,3 V (pinos 1 e 17). Ele também fornece um chão (GND) para circuitos nos pinos 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 e 39.
Infelizmente, não há uma resposta única para quanta corrente os pinos de alimentação de 5 V podem consumir, pois depende da fonte de alimentação que você está usando e de quais outros componentes você conectou ao seu Pi. O Raspberry Pi 3 consumirá apenas 2,5 A de sua fonte de alimentação e requer cerca de 750 mA para inicializar e operação normal sem cabeçote. Isso significa que se você estiver usando uma fonte de alimentação de 2,5 A, os pinos de 5 V podem fornecer uma corrente total de cerca de 1,7 A no máximo. Irritantemente, isso varia entre os modelos de Pi, no entanto, como mostra esta tabela:
Crédito da imagem: raspberrypi.org
Para a maioria dos usuários que estão começando com o Pi, isso não será um problema, mas é algo a se ter em mente à medida que você passa mais tempo com os pinos GPIO.
Os pinos de 3,3 V são um pouco mais simples, com revisões recentes do Raspberry Pi (Modelo B + em diante) fornecendo até 500mA modelos totais e mais antigos fornecendo apenas 50mA . Observe que essa corrente é compartilhada por todos os outros pinos GPIO também!
Portanto, esses pinos podem fornecer energia aos seus componentes, mas isso é tudo o que eles fazem. A verdadeira diversão vem do resto dos pinos.
GPIO padrão
No gráfico acima, ignorando os pinos de alimentação, você verá que alguns estão marcados em cores diferentes. Os pinos verdes são pinos GPIO padrão e são os que você usará na maioria dos projetos para iniciantes. Esses pinos são capazes de 3,3v saída , também conhecido como configuração do pino ALTO em código. Quando um pino de saída é BAIXO isso significa que ele está simplesmente fornecendo 0v.
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Eles também são capazes de tomar um entrada de até 3,3 V, que o pino lê como ALTO .
Não forneça os pinos com mais de 3,3 V: esta é uma maneira rápida de fritar seu Pi!
Para obter um ótimo guia para começar a usar os pinos GPIO em um projeto simples, experimente nosso projeto Primeiros passos com Raspberry Pi GPIO.
Embora abordemos alguns dos pinos com usos especiais neste artigo, você pode usar qualquer pino exceto os pinos de alimentação e os pinos 27 e 28 como pinos GPIO regulares.
PWM
PWM (modulação por largura de pulso) é usado com componentes como motores, servos e LEDs, enviando pulsos curtos para controlar a quantidade de energia que recebem. Nós o usamos com um Arduino em nosso Guia definitivo para tutorial de fitas de LED .
PWM também é possível no Pi. O pino 12 (GPIO 18) e o pino 35 (GPIO 35) são compatíveis com hardware PWM, embora o Pi também seja capaz de fornecer software PWM por meio de bibliotecas como barato .
Para uma introdução ao código necessário para PWM, este simples Tutorial de brilho LED deve ajudar você a ir.
UART
Os pinos 8 e 10 (GPIO 14 e 15) são pinos UART, projetados para se comunicar com o Pi usando a porta serial. Existem certas situações em que você pode querer fazer isso, mas para a maioria dos iniciantes conectando-se ao seu Pi sem cabeça via SSH ou usando um VNC provavelmente será mais fácil.
Se você estiver interessado em uma visão detalhada de como funcionam os pinos seriais, esta é uma ótima cartilha .
SPI
SPI (barramento de interface periférica serial) é um método de comunicação com dispositivos como o leitor RFID que usamos em nosso projeto DIY Smart Lock com Arduino e RFID.
Ele permite que os dispositivos se comuniquem com o Raspberry Pi de forma síncrona, o que significa que muito mais dados podem passar entre os mestre e escravo dispositivos. Se você já usou um pequena tela de toque para o seu Pi, é assim que eles se comunicaram.
Crédito da imagem: Gareth Halfacree / flickr.com
Existem vários dispositivos e HATs de extensão para o Raspberry Pi que usam SPI, e ele pode abrir seus projetos para muito mais hardware do que os pinos GPIO regulares podem sustentar. No entanto, requer bastante fiação para funcionar. Há uma visão geral detalhada do SPI no Site da fundação Raspberry Pi .
Pinos 19, 21, 23, 24, 25 e 26 (GPIO 10, 9, 11, 8, GND e GPIO 26) são usados para conectar a um dispositivo SPI e são todos necessários para uma operação suave. Uma boa maneira de evitar todo o espaguete é comprar uma extensão pré-fabricada, como a Sense HAT , que se encaixa na parte superior da sua placa e fornece uma matriz de LED e uma ampla gama de sensores. É um dos favoritos há vários anos, e foi até usado na Estação Espacial Internacional para fazer alguns experimentos!
O protocolo SPI não é habilitado como padrão no Raspbian, mas pode ser habilitado no arquivo raspi-config, junto com I2C.
I2C
I2C (Circuito Inter-integrado) é semelhante ao SPI, mas geralmente é considerado mais fácil de configurar e usar. Ele se comunica de forma assíncrona e é capaz de sustentar tantos dispositivos diferentes quantos forem necessários, desde que cada um tenha locais de endereço exclusivos no barramento I2C. Devido a este sistema de endereçamento, o Pi só precisa de dois pinos I2C --- pino 3 (GPIO 2) e pino 5 (GPIO 3), tornando-o muito mais simples de usar do que o SPI.
O tamanho reduzido do I2C abre uma ampla gama de possibilidades. Com pinos GPIO padrão, configurar uma tela LCD e alguns botões ocuparia quase todos os pinos, usando um dispositivo I2C como o Controlador LCD negativo Adafruit reduz para apenas dois pinos!
Sparkfun tem um resumo completo de SPI e I2C junto com exemplos para você começar.
Os pinos 27 e 28 (marcados com ID_SD e ID_SC) também são I2C. Eles são usados pelo Pi para funções internas e também algumas placas HAT. Como regra geral, não mexa com eles, a menos que você realmente sabe o que você está fazendo!
Raspberry Pi: um pin GPIO para tudo!
O Raspberry Pi é o canivete suíço da computação moderna. Junto com uma grande quantidade de usos incríveis do dia a dia , também abre a qualquer pessoa a possibilidade de fazer suas próprias criações legais.
Muitos Projetos iniciantes do Raspberry Pi use os protocolos discutidos neste artigo, e uma abordagem prática é a melhor maneira de aprender. Continue mexendo e divirta-se!
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Ian Buckley é jornalista freelance, músico, performer e produtor de vídeo que mora em Berlim, Alemanha. Quando ele não está escrevendo ou no palco, ele está mexendo em eletrônicos ou códigos DIY na esperança de se tornar um cientista maluco.
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