GPIO簡介

GPIO (general-purpose input/output) 通用輸入/輸出接腳，因為樹莓派提供了這些可程式控制的腳位，讓我們得以用來實現特定功能，創造自己想要的作品。

# 腳位特性

先看一下GPIO位於樹莓派的什麼位置。

由上圖可以看到樹莓派提供了40支接腳(早期只有26支)，參照下圖中間位置，可以看到左邊的編號是單數，右邊的編號是雙數，這部份與街道門牌號碼類似。

兩旁的文字是用途說明及另一種接腳編號，將在底下做說明。

這些接腳的相關特性如下：

• 電源腳位有 5V (2支)、3.3V (2支)及 GND (8支)。
• 當輸出腳位時，其電壓分為高電位 3.3V、低電位 0V。
• 當輸入腳位時，其電壓 < 0.8V 時判斷為低電位、 > 1.3V 時判斷為高電位。
• 除了GPIO 2、GPIO 3是固定內接上拉電阻，其他腳位可透過程式設定內接上拉或下拉電阻。
• 單一腳位輸出電流 3mA，電流輸出總和不超過 50mA。

以上為電路特性，比較需要注意的點如下：

1. 輸入腳位可忍受的電位為 3.3V，若會超過就需要用電源轉換模組或是採用電阻分壓方式，避免將樹莓派弄壞。
2. 當程式規劃該腳位為輸出時，不可連接輸入特性的裝置接腳，避免造成樹莓派損毀。例如：樹莓派輸出腳位，接上按鈕開關的訊號腳位。

# 腳位編號

這邊主要介紹兩種接腳編號，用於後續積木程式使用：

1. 電路板接腳編號(GPIO.BOARD)，即上圖中間位置的編號
2. BCM GPIO編號(GPIO.BCM)，即上圖兩側延伸出來的名稱，以GPIO開頭為主。

   下圖即是GPIO 2的腳位，其對應實體腳位為編號 3，括弧號內為特殊應用標註，例：SDA為I2C的資料線。

   

# 特定腳位功能

除了設定腳位為輸入或輸出模式外，單一接腳附加功能或多接腳組合技如下列：

• PWM (Pulse-Width Modulation)
  • 軟體模擬PWM(Software)：適用所有控制腳位。缺點是無法確保輸出的脈寬穩定性。
  • 硬體PWM(Hardware)：僅有兩組可用，第一組為GPIO 12、GPIO 18 (此兩接腳輸出一致)，第二組為GPIO 13、GPIO 19。
• UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) 通用非同步收發傳輸器
  • 使用接腳：TX(GPIO 14)、RX(GPIO 15)。
  • 於其他裝置連接時，將樹莓派的TX，連結接其他裝置的RX；樹莓派的RX，連接其他裝置的TX，便可以進行UART序列埠資料傳輸。
• I2C (Inter-Integrated Circuit)
  • 使用接腳：資料線 SDA(GPIO 2)、時脈線 SCL(GPIO 3)。
  • 另一組為EEPROM使用接腳。
• SPI (Serial Peripheral Interface)
  • SPI0使用接腳：MOSI(GPIO 10)、MISO(GPIO 9)、SCLK(GPIO 11)、CE0(GPIO 8)、CE1(GPIO 7)。
  • SPI1使用接腳：MOSI(GPIO 20)、MISO(GPIO 19)、SCLK(GPIO 21)、CE0(GPIO 18)、CE1(GPIO 17)、CE2(GPIO 16)。

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