树莓派的物理计算能力

概述树莓派的物理计算能力。

The physical computing capabilities of the Raspberry Pi

图片来源

CC BY-SA Raspberry Pi Foundation

虽然树莓派是一款出色且价格实惠的迷你 Linux 计算机，具有时尚且实用的桌面用户界面，但它还有超越普通 PC 的广泛应用。以下是树莓派物理计算能力的概述。

GPIO 引脚

自 2014 年 Model B+ 发布以来，树莓派的外形尺寸保持不变，包括统一的 40 针 GPIO（通用输入/输出）引脚接头。

GPIO (General Purpose Input/Output) pin header

^{CC BY-SA Raspberry Pi Foundation}

这些引脚允许您连接电子元件并在现实世界中对物理设备进行编程，例如传感器等输入和灯等输出。引脚包括

3V3（3.3 伏的恒定电源）
5V（5 伏的恒定电源）
GND（接地引脚，0 伏）
GPIO（通用输入/输出引脚——这些本质上是由用户控制的可变 3V3 引脚）
SPI（串行外围接口）
I2C（内部集成电路）
UART（通用异步接收器/发送器）

自 B+ 以来的所有型号（包括 Pi 2、Pi 3 和 Pi Zero）上的引脚布局均相同。

pinout

^{由 pinout.xyz 提供。经许可使用。}

阅读更多关于引脚功能的信息，请访问 pinout.xyz

扩展板 / HATs

您可以直接使用跳线将简单组件连接到引脚，或者您可以使用面包板将所有组件固定到位，并允许组件共享某些引脚的使用。

GPIO pins

^{CC BY-SA Raspberry Pi Foundation}

或者，您可以使用扩展板，这些扩展板在 PCB（印刷电路板）上提供嵌入式组件，PCB 位于树莓派的 GPIO 引脚之上。在 B+ 发布后不久，Raspberry Pi Foundation 发布了 HAT（顶置硬件）标准的规范，该标准确定了可被视为 HAT 的尺寸和其他要求。HAT 是扩展板，可以整齐地安装在树莓派顶部，并带有对齐的安装孔，有些还带有用于摄像头和显示器电缆的插槽。树莓派配件零售商社区生产了各种各样的 HAT。

HAT add-on boards

^{CC BY-SA Raspberry Pi Foundation}

Raspberry Pi Foundation 生产了自己的官方 HAT，名为 Sense HAT，它是专门为国际空间站上的 Astro Pi 太空任务而制造的。它也可以购买。它包含一个 LED 网格、一个迷你摇杆和一系列传感器。阅读更多关于 Sense HAT 编程的信息。

HAT 是扩展树莓派功能以用于项目的绝佳方式，无需接线或焊接组件。请参阅我的树莓派十大扩展板。

使用 Python 控制 GPIO

可以使用各种编程语言控制 GPIO 引脚，但最简单和最流行的方式是使用 Python。GPIO Zero 库为 GPIO 设备提供了简单的接口，并包括对各种组件和扩展板的支持。只需几行代码，您就可以闪烁 LED

from gpiozero import LED
from time import sleep

led = LED(17)

while True:

    led.on()
    sleep(1)
    led.off()
    sleep(1)

请参阅我关于 GPIO Zero 和树莓派编程入门项目的文章，并参阅 GPIO Zero 文档以获取更多信息。

摄像头模块

摄像头模块是树莓派的官方配件，它有两种变体，一种是可见光摄像头，另一种是红外摄像头。当前版本的摄像头 (V2) 具有 800 万像素分辨率，而原始摄像头为 500 万像素。

Camera module

^{CC BY-SA Raspberry Pi Foundation}

您可以使用命令行工具 raspistill 和 raspivid 或 Python 库 picamera 控制摄像头模块

from picamera import PiCamera
from time import sleep

camera = PiCamera()

camera.start_preview()
sleep(10)
camera.capture('/home/pi/image.jpg')
camera.stop_preview()

请参阅我关于树莓派摄像头模块入门的文章。