34、树莓派总线接口与输入输出扩展

最新推荐文章于 2025-11-16 15:07:55 发布
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分类专栏： 探索树莓派：从零到物联网 文章标签： 树莓派 UART GPS
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树莓派总线接口与输入输出扩展

1. UART 应用 - GPS

为了展示与树莓派（RPi）UART 设备的互连，选择了低成本的全球定位系统（GPS）模块作为示例设备。GY - GPS6MV2 breakout 板（约 10 美元）采用了 u - blox NEO - 6M 系列 GPS 模块，它可以使用 3.3V 供电，因此能直接连接到树莓派的 UART 引脚。

连接时，要确保将树莓派的发送引脚连接到设备的接收引脚，将树莓派的接收引脚连接到设备的发送引脚。

GPS 模块默认设置为 9600 波特率，要连接到该模块，可以使用以下命令（记得确保 serial - getty 服务未运行）： 

pi@erpi ~ $ sudo minicom -b 9600 -o -D /dev/ttyAMA0

运行上述命令后，可能会得到类似如下的输出： 

Welcome to minicom 2.7
OPTIONS: I18n 
Compiled on Jan 12 2014, 05:42:53.
Port /dev/ttyAMA0, 23:31:46
Press CTRL - A Z for help on special keys
$GPRMC,133809.00,A,5323.12995,N,00615.36410,W,1.015,,190815,,,A*60
$GPVTG,,T,,M,1.015,N,1.879,K,A*21
$GPGGA,133809.00,5323.12995,N,00615.36410,W,1,08,1.21,80.2,M,5
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22、树莓派编程与输入输出接口全解析
fire9的博客
11-01 12
本文深入解析了树莓派的编程方法与输入输出接口应用，涵盖Python调用C/C++代码的实现、GPIO的数字与模拟信号处理、内部上拉下拉电阻配置，以及通过I2C、SPI、USB和网络等接口连接外部设备。文章还介绍了提高GPIO切换频率的方法、常见电路特性对比、实际应用场景如智能家居与机器人控制，并提供了硬件连接注意事项、优化建议及常见问题解决方案，帮助开发者高效构建基于树莓派的物理计算项目。
31、树莓派总线接口通信指南
fire9的博客
11-10 6
本文详细介绍了树莓派上I2C和SPI总线接口的通信原理与实际应用。涵盖使用C/C++直接操作硬件寄存器、WiringPi库的便捷调用、面向对象的设备封装方法，并通过DS3231实时时钟和ADXL345加速度计等典型设备进行案例演示。同时，深入解析SPI通信模式、时钟配置及硬件连接注意事项，并提供驱动七段LED显示屏和SPI通信测试的应用实例。最后总结了I2C与SPI的选择建议，帮助开发者根据设备特性合理选用通信方式，实现高效稳定的嵌入式系统开发。
37、树莓派输入/输出接口增强指南
fire9的博客
11-16 24
本文详细介绍了如何通过MCP23017/MCP23S17芯片和USB-TTL转换器增强树莓派的输入/输出接口能力。涵盖I2C与SPI总线设备的寄存器配置、GPIO控制、中断机制实现，以及UART串行通信的搭建与测试。同时提供了C++封装类简化操作，并结合udev规则管理设备名称，适用于智能家居、工业自动化和机器人开发等场景，助力开发者高效拓展树莓派功能。
18、树莓派硬件接口使用与连接指南
ujm567890的博客
09-01 52
本文详细介绍了树莓派常见硬件接口（如I2C、SPI、串口）的使用方法与配置步骤，涵盖i2c-tools和PySerial等工具的安装与应用，SPI接口启用方式，以及通过Minicom进行串口通信的操作流程。同时提供了树莓派与原型板连接的实用技巧，包括使用Pi Cobbler模块和Raspberry Squid组件的便捷方案，并讲解了5V转3.3V信号的电压匹配方法，确保设备安全连接。文章还总结了实际应用场景与注意事项，帮助开发者高效、安全地实现树莓派与外部设备的通信与控制。
13、树莓派GPIO接口基础指南（上）
dell8的博客
07-09 111
本博客分为上下两篇，全面介绍了树莓派GPIO接口的基础知识和应用指南。内容包括GPIO引脚的用途、安全使用规则、RPi.GPIO库的安装、I2C总线和SPI接口的配置方法，以及串口通信的相关设置和工具使用。同时提供了连接树莓派与原型板的实用技巧，适合初学者和有一定经验的开发者参考学习。
30、树莓派 I2C 总线接口使用指南
fire9的博客
11-09 9
本文详细介绍了树莓派I2C总线的使用方法，涵盖I2C1和I2C0总线的引脚配置、波特率修改方式、常见I2C设备（如DS3231实时时钟和ADXL345加速度计）的连接与测试。通过i2cdetect、i2cdump、i2cget和i2cset等工具实现设备探测与寄存器操作，并演示如何利用Linux内核模块和hwclock工具集成RTC功能。文章还提供了操作流程图、常见问题解决方案及在智能家居、机器人和数据监控中的扩展应用展望，帮助用户全面掌握树莓派I2C接口的开发与实践。
60、树莓派数字与模拟输入读取指南
a1b2c3d的博客
09-13 27
本文详细介绍了树莓派在数字与模拟输入读取方面的核心知识与实践方法。内容涵盖电阻在电路中的作用、使用Python读取开关状态、构建LED控制电路、通过MCP3008实现模拟信号采集、启用SPI接口、安装和使用mcp3008库，以及可变速率LED闪烁等项目实例。同时提供了常见问题解决方案、代码优化建议和未来应用拓展方向，帮助读者掌握树莓派输入读取技能，为开发物联网、智能家居等实际项目奠定基础。
18、树莓派GPIO接口与电机控制全解析
dell8的博客
07-14 50
本文详细解析了树莓派在GPIO接口控制和电机控制方面的多种方法，包括利用Web网络远程控制GPIO接口、控制单个及多个伺服电机的转动角度、调节直流电机的旋转速度等。文章提供了完整的代码示例、操作步骤、对比分析以及实际应用案例（如智能照明系统和小型机器人手臂），并介绍了相关硬件连接注意事项和常见问题的解决方法。通过本文，读者可以全面掌握树莓派在嵌入式控制系统中的应用技巧。
19、树莓派硬件接口、测试与调试全解析
night的博客
07-15 121
本文深入解析了树莓派的硬件接口操作、测试与调试方法。内容涵盖树莓派 GPIO 的基础编程，SPI、I2C 和 Serial 三种扩展通信协议的原理及应用，并介绍了多种常用的扩展硬件及其适用场景。同时，通过示例展示了如何使用 Python 进行代码调试，包括打印变量值、日志记录和使用调试器等方法。适合希望利用树莓派进行电子项目开发和学习硬件编程的爱好者参考。
树莓派总线接口：I2C与SPI通信详解
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理光 MP7503 MP6503 MP9003 维修手册p
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【电子测试设备】基于USB-TMC协议的SPD3000系列直流稳压电源固件升级方法：通过EasyPower软件实现.ugf文件更新操作指导
12-17
内容概要：本文介绍了鼎阳直流稳压电源SPD3000系列的固件升级方法，通过PC端管理软件EasyPower和USBTMC连接实现。升级过程包括：安装EasyPower软件并建立与电源设备的USB连接，在软件界面中选择“版本”菜单下的“升级”选项，进入固件升级对话框后选择扩展名为.ugf的固件文件，确认后点击“升级”按钮开始更新。升级过程中需等待进度条完成，结束后重启设备即可正常使用。文中配有操作界面图示，详细展示了各步骤的操作位置和流程。; 适合人群：电子工程师、技术支持人员及具备基本仪器操作经验的实验室技术人员；适用于需要维护或更新SPD3000系列电源设备固件的专业用户。; 使用场景及目标：①当设备功能异常或需要新增功能时进行固件升级；②配合最新版EasyPower软件确保设备兼容性和稳定性；③提升设备性能或修复已知问题。; 阅读建议：在执行升级前请确保正确安装驱动和软件，并使用官方提供的.ugf格式固件文件，避免升级失败。操作过程中保持设备供电稳定，切勿中断升级流程，以防设备损坏。
米游社每日米游币自动化脚本
12-17
源码地址： https://pan.quark.cn/s/d1f41682e390 miyoubiAuto 米游社每日米游币自动化Python脚本(务必使用Python3) 8更新：更换cookie的获取地址 注意：禁止在B站、贴吧、或各大论坛大肆传播！ 作者已退游，项目不维护了。 如果有能力的可以pr修复。 小引一波 推荐关注几个非常可爱有趣的女孩！ 欢迎B站搜索: @嘉然今天吃什么 @向晚大魔王 @乃琳Queen @贝拉kira 第三方库 食用方法 下载源码 在Global.py中设置米游社Cookie 运行myb.py 本地第一次运行时会自动生产一个文件储存cookie，请勿删除 当前仅支持单个账号！ 获取Cookie方法 浏览器无痕模式打开 http://user.mihoyo.com/ ，登录账号 按，打开，找到并点击 按刷新页面，按下图复制 Cookie： How to get mys cookie 当触发时，可尝试按关闭，然后再次刷新页面，最后复制 Cookie。 也可以使用另一种方法： 复制代码 浏览器无痕模式打开 http://user.mihoyo.com/ ，登录账号 按，打开，找到并点击 控制台粘贴代码并运行，获得类似的输出信息 部分即为所需复制的 Cookie，点击确定复制 部署方法--腾讯云函数版（推荐！ ） 下载项目源码和压缩包 进入项目文件夹打开命令行执行以下命令 xxxxxxx为通过上面方式或取得米游社cookie 一定要用双引号包裹!! 例如: png 复制返回内容(包括括号) 例如: QQ截图20210505031552.png 登录腾讯云函数官网 选择函数服务-新建-自定义创建 函数名称随意-地区随意-运行环境Python3....
《CentOS服务器环境搭建实战项目在毕业设计方面的应用-从零部署到高可用Web服务》.docx
12-17
内容概要：本文围绕《CentOS服务器环境搭建实战项目在毕业设计方面的应用——从零部署到高可用Web服务》，系统讲解了如何基于CentOS Stream 9搭建可复现、可答辩、可扩展的服务端原型，涵盖基础设施即代码（IaC）、安全配置（SELinux/Firewalld）、高性能Web架构（Nginx + uWSGI + Flask）、HTTPS加密（Let’s Encrypt）及监控体系（Prometheus + Grafana）等核心技术。通过Ansible自动化部署、Flask应用开发与Nginx反向代理配置，结合真实代码案例，帮助学生在4～6周内完成具备真实实验数据支撑的毕业设计。; 适合人群：计算机、软件工程、大数据、人工智能等专业的应届本科或研究生毕业生，具备Linux基础和基本编程能力者优先。; 使用场景及目标：①用于构建高并发博客、深度学习推理平台或边缘计算网关等毕业设计课题；②实现在论文中展示自动化部署、性能优化、安全加固和监控可视化等关键技术环节，提升答辩说服力与学术可信度；③支持HTTPS、缓存加速、服务监控等功能集成，满足“可复现、可扩展”的科研要求。; 阅读建议：建议结合文中提供的目录结构、Ansible脚本、Flask应用代码和Nginx模板进行动手实践，重点关注IaC思想与实验数据采集方法，并将关键配置截图和性能图表直接嵌入论文，增强论证真实性与技术深度。
EI复现基于元模型优化算法的主从博弈多虚拟电厂动态定价和能量管理(Matlab代码实现）
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【Scrapy 爬虫 + 多平台】实战 15 类网站爬取，落地即用无套路！.zip
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跟据上述树莓派代码告诉我输入输出接口电路的设计
04-29
<think>好的，用户现在想根据树莓派代码设计输入输出接口电路，需要我的帮助。让我先看看用户之前的对话历史和提供的引用内容。 首先，用户之前的问题是关于生成电路连接图的方法，我推荐了Fritzing、KiCAD等工具，并提到了手动绘制的方法。现在用户的问题是具体针对树莓派的代码设计输入输出接口电路，可能需要结合GPIO的使用和外部元件的连接。 查看用户提供的引用内容，引用1提到树莓派没有模拟输入引脚，需要用MCP3008转换器。引用2讲的是树莓派的GPIO和PWM功能，引用3是关于GPIO初始化的两种编码方式，引用4是关于树莓派5连接NVME SSD的信息。用户当前的请求是设计输入输出接口电路，所以重点应该在GPIO的使用、模拟信号处理以及可能的传感器或执行器的连接。 用户可能需要知道如何将传感器（比如模拟传感器）连接到树莓派，以及如何通过代码控制GPIO。比如，使用MCP3008来读取模拟信号，或者通过PWM控制电机等。此外，初始化GPIO时的编码方式（wiringPi vs BCM）也是关键点，用户可能在代码中需要正确设置。 需要确定用户的具体需求，比如输入接口是数字还是模拟，输出接口是否需要PWM控制。根据引用内容，模拟输入需要MCP3008，而数字输入输出可以直接使用GPIO，PWM则需要配置相应的频率和占空比。 可能用户的问题涉及如何将代码与硬件电路连接，比如初始化GPIO、读取传感器数据、控制执行器等。因此，在设计电路时需要考虑电压匹配、电流限制、保护电路（如上拉/下拉电阻，光耦隔离）等。 需要分步骤回答，首先确定接口类型，然后设计对应的电路，最后给出示例代码和连接图。例如，数字输入需要按钮和上拉电阻，模拟输入需要MCP3008和分压电路，数字输出可能需要驱动LED或继电器，PWM输出控制电机速度。 另外，用户可能对电路设计中的注意事项感兴趣，比如电气隔离、防止短路、信号干扰等，这些都需要在回答中提及。同时，根据引用中的信息，初始化GPIO的不同方式会影响引脚编号，代码示例中需要明确说明。 最后，生成相关的问题，帮助用户深入理解，比如如何扩展多个传感器、优化PWM性能、处理高功率设备等。确保回答结构清晰，结合引用内容，提供实用的建议和示例。</think>### 树莓派输入输出接口电路设计与代码实现 #### 1. **接口类型与电路设计原则** 树莓派的GPIO引脚支持数字输入/输出、PWM输出和有限的外设通信（如SPI、I2C）。根据需求设计电路时需注意： - **电压匹配**：树莓派GPIO引脚为3.3V逻辑电平，禁止直接连接5V设备[^1]。 - **电流限制**：单个GPIO最大输出电流为16mA，驱动高功率设备需外接晶体管或继电器[^2]。 - **保护电路**：输入接口建议加上拉/下拉电阻，输出接口可添加光耦隔离或缓冲电路。 #### 2. **典型电路设计示例** ##### (1) **数字输入接口（按键检测）** - **电路设计**： ```plaintext +3.3V —— [10kΩ上拉电阻] —— GPIO引脚 | [按键] —— GND ``` - **代码实现**（使用BCM编码）： ```python import RPi.GPIO as GPIO GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(17, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) # BCM编码GPIO17 while True: if GPIO.input(17) == GPIO.LOW: print("按键按下") ``` ##### (2) **模拟输入接口（MCP3008 ADC扩展）** - **电路设计**： ```plaintext 传感器输出 —— MCP3008 CH0 MCP3008 VREF —— 3.3V MCP3008 CLK/DIN/DOUT/CS —— 树莓派 SPI接口（BCM GPIO11/10/9/8） ``` - **代码实现**（SPI通信）： ```python import spidev spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) # 使用SPI0总线 def read_adc(channel): adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0]) return ((adc[1] & 3) << 8) + adc[2] sensor_value = read_adc(0) # 读取通道0 ``` ##### (3) **PWM输出接口（电机控制）** - **电路设计**： ```plaintext GPIO引脚 —— [1kΩ电阻] —— [NPN晶体管基极] 晶体管发射极 —— GND 晶体管集电极 —— 电机 —— 外部电源（与树莓派共地） ``` - **代码实现**： ```python GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(18, GPIO.OUT) pwm = GPIO.PWM(18, 1000) # BCM GPIO18，频率1kHz pwm.start(50) # 50%占空比 ``` #### 3. **电路设计注意事项** 1. **防短路设计**：在GPIO输出端串联220Ω电阻保护引脚（如驱动LED时）[^3]。 2. **电平转换**：使用TXB0108等芯片实现3.3V与5V设备双向通信。 3. **抗干扰设计**：在长距离信号线上并联104电容滤除高频噪声。 #### 4. **完整开发流程** 1. 选择引脚编码方式（BCM或WiringPi）[^4]。 2. 通过`gpio readall`命令查看引脚功能映射。 3. 使用逻辑分析仪验证信号时序。 4. 在`/boot/config.txt`中启用SPI/I2C等硬件接口。 --- ### 相关问题 1. 如何通过树莓派同时控制多个不同类型的传感器？ 2. 树莓派PWM输出精度如何优化？ 3. 是否可以直接用树莓派GPIO驱动12V继电器？ 4. 如何处理树莓派GPIO资源冲突问题？
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