樹莓派 - GPIO 聯結器
在這裡，我們將學習樹莓派中的 GPIO（通用輸入輸出）聯結器。
GPIO 引腳圖
樹莓派強大的功能之一就是那一排 GPIO（通用輸入輸出）引腳，而 GPIO 引腳圖則是對這些 GPIO 引腳的互動式參考。
下圖顯示了一個 40 引腳 GPIO 接頭，它存在於所有當前的樹莓派電路板上：
該圖的來源是 www.raspberrypi.org
電壓
從上圖可以看出，電路板上有兩個 5V 引腳和兩個 3.3V 引腳。它還有一些接地引腳 (0V)。所有這些引腳都是不可配置的。
輸出
GPIO 引腳可以指定為輸出引腳。設定為輸出引腳的引腳可以設定為 3.3V（高）或 0V（低）。
輸入
GPIO 引腳可以指定為輸入引腳。設定為輸入引腳的引腳可以讀取為 3.3V（高）或 0V（低）。您可以使用內部上拉或下拉電阻。
您可以在上圖中看到，GPIO2 和 GPIO3 引腳具有固定的上拉電阻，但對於其他引腳，您可以在軟體中進行配置。
替代功能
GPIO 引腳可以與各種替代功能一起使用。其中，有些功能可在所有引腳上使用，而其他功能則僅在特定引腳上使用。
PWM：脈衝寬度調製
軟體 PWM 可用於所有引腳，而硬體 PWM 可用於 GPIO12、GPIO13、GPIO18 和 GPIO19。
SPI：序列外圍介面
SPI 可用於以下引腳：
SPI0: MOSI (GPIO10); MISO (GPIO9); SCLK (GPIO11); CE0 (GPIO8), CE1 (GPIO7) SPI1: MOSI (GPIO20); MISO (GPIO19); SCLK (GPIO21); CE0 (GPIO18); CE1 (GPIO17); CE2 (GPIO16)
I2C：積體電路間通訊
I2C 可用於以下引腳：
Data: (GPIO2); Clock (GPIO3) EEPROM Data: (GPIO0); EEPROM Clock (GPIO1)
序列埠
序列埠功能可在以下引腳使用：
TX(GPIO14) RX(GPIO15)
將 GPIO 連線到樹莓派
以下是一些簡單的規則，可以降低在使用 GPIO 聯結器時損壞樹莓派電路板的風險：
不要嘗試在任何 GPIO 引腳上施加超過 3.3V 的電壓。
每個輸出不要嘗試超過 3mA 的電流。雖然您可以使用更多電流，但為了延長 Pi 電路板的使用壽命，您應限制在 3mA 以內。
樹莓派電路板通電時，不要用螺絲刀戳 GPIO 聯結器。
5V 電源足以滿足您的樹莓派。不要嘗試提供超過該電壓的電源。
不要嘗試從 3.3V 供電引腳總共汲取超過 50mA 的電流。
GPIO 引腳的輸出
要設定 GPIO 引腳的輸出並使用 Python 讀取輸入值，您需要安裝 **RPi.GPIO** python 庫。
安裝 RPi.GPIO python 庫
要安裝 RPi.GPIO python 庫，請在樹莓派的終端視窗中輸入以下命令：
sudo apt-get install python-dev sudo apt-get install python-rpi.gpio
幾乎所有最新版本的發行版都已預裝 RPi.GPIO。在這種情況下，上述命令將將其更新到最新版本。
I2C 裝置
讓我們檢查一下如何使 I2C 與樹莓派一起工作。
情況 1：使用 Adafruit Occidentalis 0.2 或更高版本
如果您使用的是 Adafruit Occidentalis，則無需執行任何操作。因為此發行版已預先配置了 I2C 支援。
情況 2：使用 Raspbian
如果您使用的是 Raspbian，則需要進行以下配置更改：
首先，使用以下命令編輯檔案 **`/etc/modules`**：
sudo nano /etc/modules
現在，我們需要將以下幾行新增到此檔案的末尾：
i2c-bcm2708 i2c-dev
接下來，我們需要編輯名為 **`/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf`** 的檔案，並透過新增 `#` 來註釋掉以下行：
blacklist i2c-bcm2708 #blacklist i2c-bcm2708
完成後，使用以下命令安裝 Python I2C 庫：
sudo apt-get install python-smbus
現在，重新啟動您的樹莓派，它將準備好 I2C。
查詢 I2C 地址
有一個 I2C 裝置連線到樹莓派電腦，您想了解其地址。
為此，我們需要安裝 i2c-tools，如下所示：
sudo apt-get install i2c-tools
完成後，將您的 I2C 裝置連線到您的樹莓派電路板並執行以下命令：
sudo i2cdetect -y 1
這裡，我們需要注意以下兩點：
首先，如果您有較新的發行版，則很有可能它已經安裝了 i2c-tools。
其次，如果您正在使用舊的版本 1 電路板，請在上方的程式碼行中將 1 更改為 0。
序列外圍介面 (SPI)
讓我們檢查一下如何使用 SPI（序列外圍介面）匯流排與樹莓派一起工作。
情況 1：使用 Adafruit Occidentalis 0.2 或更高版本
如果您使用的是 Adafruit Occidentalis，則無需執行任何操作，因為此發行版已預先配置了 SPI 支援。
情況 2：使用 Raspbian
如果您使用的是 Raspbian，則需要進行以下配置更改：
首先，使用以下命令編輯檔案 **`/etc/modules`**：
sudo nano /etc/modules
現在，我們需要將以下幾行新增到此檔案的末尾：
spidev
接下來，我們需要編輯名為 **`/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf`** 的檔案，並透過新增 **`#`** 來註釋掉以下行：
blacklist spi-bcm2708 #blacklist spi-bcm2708
完成後，使用以下命令安裝 Python 庫以透過 Python 程式進行通訊：
cd ~ sudo apt-get install python-dev git clone git://github.com/doceme/py-spidev cd py-spidev/ sudo python setup.py install
現在，重新啟動您的樹莓派，它將準備好 SPI。
序列埠
假設您想使用樹莓派電路板上的序列埠，即 Rx 和 Tx 引腳，但它被 Linux 作業系統用作控制檯連線。要停用此功能，我們需要註釋掉名為 **`/etc/inittab`** 的檔案中的某一行。
使用以下程式碼行開啟此檔案：
sudo nano /etc/inittab
現在，透過向下滾動到此檔案的末尾來查詢以下行：
T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100
現在，我們需要使用 `#` 來註釋掉此行：
#T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100
現在，儲存此檔案並重新啟動您的樹莓派。
從 Python 訪問序列埠
我們還可以使用 Python 使用樹莓派電路板上的序列埠，即 Rx 和 Tx 引腳。為此，我們需要安裝 **PySerial** 庫，如下所示：
sudo apt-get install python-serial
建議在使用 **PySerial** 之前停用（如上所述）樹莓派的序列控制檯。
測試序列埠
一旦開始使用序列埠，您可能希望從終端會話傳送和接收序列命令。為此，我們需要安裝 **Minicom**，如下所示：
sudo apt-get install minicom
建議在使用 **Minicom** 之前停用（如上所述）樹莓派的序列控制檯。
現在 Minicom 已安裝，我們可以使用以下命令啟動與連線到 GPIO 聯結器的 RXD 和 TXD 引腳的序列裝置的序列通訊會話：
minicom -b 9600 -o -D /dev/ttyAMA0
在此命令中，`-b` 後面是波特率，`-D` 後面是序列埠。我們應該使用與我們正在通訊的服務中設定的相同的波特率。