你真的懂树莓派5嘛？树莓派5引脚图全面指南：理解GPIO引脚及其功能！

树莓派5上的GPIO

通用输入/输出（GPIO）引脚是树莓派上的物理连接器，允许树莓派与传感器、LED、电机等外部电子元件进行交互。这些引脚可编程设置为输入模式，用于从外部源（如传感器）接收数据；也可设置为输出模式，用于发送信号以控制外部设备（如点亮LED或启动电机）。

重要性

学习与实验：从教育角度来看，学习如何使用GPIO引脚是理解电子学、编程和嵌入式系统的基础，是STEM教育的实用工具。

与传感器和执行器接口：GPIO引脚使树莓派能够从传感器（如温度、运动、光线传感器）获取输入，并向执行器（如电机、灯光、继电器）发送命令，这对于自动化、机器人技术和物联网应用至关重要。

GPIO本质上使树莓派能够作为嵌入式系统运行，弥合了软件与硬件之间的差距。

树莓派5上的GPIO引脚类型

树莓派5延续了提供多功能通用输入/输出（GPIO）引脚的传统，使其能够与各种电子元件进行交互。

与前代型号类似，树莓派5采用40引脚GPIO排针，但在性能和功能上有所提升。

引脚编号：树莓派GPIO引脚采用的两种编号方案

使用树莓派的GPIO引脚时，有两种主要的编号方案可用于标识引脚：

物理引脚编号（板编号）

物理引脚编号指的是树莓派40引脚排针上引脚的实际位置，从左上角的引脚1依次编号至右下角的引脚40。此编号方案仅基于引脚的物理布局。

示例：

引脚1：3.3V电源

引脚2：5V电源

引脚6：接地（GND）

引脚7：GPIO 4

在按照视觉指南或原理图连接元件时，物理编号有助于布线，因为它反映了排针上引脚的实际位置。

BCM（博通系统级芯片通道）编号

BCM编号指的是基于树莓派内部系统级芯片（SOC）为每个引脚分配的博通芯片特定GPIO编号。这些GPIO编号对应于博通处理器上的实际功能通道。

示例：

BCM GPIO 2：引脚3（用于I2C SDA）。

BCM GPIO 3：引脚5（用于I2C SCL）。

BCM GPIO 18：引脚12（用于PWM）。

在编写脚本或程序（如使用Python语言及RPi.GPIO或gpiozero等库）时，通常采用BCM编号。树莓派的内部代码和库通过BCM编号而非物理布局来识别引脚。

两种编号方案旨在满足不同需求：

物理引脚编号：在物理连接元件时简单直观。

BCM编号：在编程时更为精确，因为它反映了与特定GPIO通道相关的实际硬件配置和功能。

对比示例：

引脚3（物理编号）：对应BCM编号中的GPIO 2。

引脚5（物理编号）：对应BCM编号中的GPIO 3。

电源引脚

这些引脚为连接到树莓派的外部设备或电路供电。

5V引脚（引脚2和引脚4）：直接从树莓派电源提供5V电压，适用于为继电器或高功率设备等元件供电。

3.3V引脚（引脚1和引脚17）：提供稳定的3.3V电压，适用于传感器等低功率设备。

接地（GND）引脚：这些引脚（引脚6、9、14、20、25、30、34、39）对于与外部元件构成完整电路至关重要。

标准GPIO引脚

数字输入/输出：这些引脚可根据任务编程设置为输入或输出模式。它们可以读取外部设备的信号（输入）或发送信号以控制外部设备（输出）。

示例用途：读取按钮状态（输入）或控制LED（输出）。

树莓派5上的GPIO引脚包括GPIO 2、GPIO 3等，可通过BCM编号或物理引脚编号来标识。

UART引脚（通用异步收发传输器）

这些引脚用于与其他设备（如微控制器或其他树莓派开发板）进行串行通信。

TXD（发送）：引脚8（BCM GPIO 14）。

RXD（接收）：引脚10（BCM GPIO 15）。

非常适合树莓派与另一设备之间使用串行协议（如GPS模块或无线通信芯片）进行通信。

I2C引脚（集成电路互连总线）

I2C协议用于通过两条共享线路（时钟线和数据线）与多个低速设备进行通信。

SDA（数据线）：引脚3（BCM GPIO 2）。

SCL（时钟线）：引脚5（BCM GPIO 3）。

常用于将树莓派连接到温度、湿度或压力传感器等。

SPI引脚（串行外设接口）

SPI是一种高速通信协议，常用于与传感器、显示器和SD卡等设备接口。

MOSI（主出从入）：引脚19（BCM GPIO 10）。

MISO（主入从出）：引脚21（BCM GPIO 9）。

SCLK（串行时钟）：引脚23（BCM GPIO 11）。

CE0（片选0）：引脚24（BCM GPIO 8）。

CE1（片选1）：引脚26（BCM GPIO 7）。

常用于与TFT显示器或高速传感器等设备进行高速数据通信。

PWM引脚（脉冲宽度调制）

脉冲宽度调制（PWM）是一种通过改变信号占空比来控制电机速度或调节LED亮度的技术。

PWM0：引脚12（BCM GPIO 18）。

PWM1：引脚33（BCM GPIO 13）。

这些引脚常用于机器人项目中控制电机速度、LED亮度或舵机。

EEPROM识别引脚

ID_SD（数据）：引脚27（BCM GPIO 0）。

ID_SC（时钟）：引脚28（BCM GPIO 1）。

这些引脚用于通过硬件附加组件（HAT）上的EEPROM识别附加板，使树莓派在连接配件板时能够自动配置设置。

树莓派5上的引脚图

要从树莓派上直接查看树莓派GPIO引脚布局概览，可使用内置的pinout命令。这是一个简单的命令行工具，可显示GPIO引脚的视觉表示、编号和功能。

打开树莓派终端，并运行：

pinout

*使用树莓派GPIO引脚时的安全注意事项

√ 避免将5V信号连接到3.3V GPIO引脚

树莓派采用3.3V逻辑电平。将5V信号连接到任何GPIO引脚都可能损坏树莓派的内部电路。

务必检查所连接设备或传感器的电压电平。如需，使用电平转换器将5V信号转换为3.3V。

√ 限制通过GPIO引脚的电流

GPIO引脚只能承受有限电流（通常每个引脚约16mA，所有GPIO引脚的总限制为50mA）。

连接LED或其他元件时，务必使用限流电阻（如220Ω至1kΩ），以防止电流过大，从而永久损坏GPIO引脚。

√ 谨防短路

短路是指电流通过非预期路径流动，通常绕过负载（如电阻或传感器）。这可能导致电流过大，产生热量积聚，进而损坏硬件。

√ 正确接地

每个电路都需要一个公共接地（GND）以构成完整电路。未将元件接地或接地连接不正确可能导致电路故障甚至损坏。

√ 避免热插拔元件

在树莓派通电时插拔元件（热插拔）可能导致电涌或尖峰，从而损坏GPIO引脚和元件。

√ 使用分压器或逻辑电平转换器

使用较高电压（如5V或12V）的设备接口时，必须确保树莓派的3.3V GPIO引脚不会暴露于较高电压。

√ 避免从树莓派汲取过多电流

原因：树莓派电源有限，从5V或3.3V引脚汲取过多电流可能导致不稳定、重启或损坏开发板。

结论

了解树莓派5的引脚图对于充分发挥其在电子项目中的潜力至关重要。掌握了GPIO引脚类型、编号系统和安全注意事项等知识后，用户可以自信地连接各种元件，扩展树莓派的功能。无论是在使用传感器、执行器还是UART、I2C或SPI等通信协议，掌握GPIO都将为自动化、物联网和机器人技术应用开启无限可能。务必始终将安全放在首位，以保护树莓派和所连接的外部设备。

本总结强调了理解GPIO引脚图的重要性，同时也鼓励进一步探索。

原文地址：

https://www.sunfounder.com/blogs/news/comprehensive-guide-to-the-pin-diagram-of-raspberry-pi-5-understanding-gpio-pins-and-their-functions