9、树莓派与Scratch和Python的物理计算入门

树莓派与Scratch和Python的物理计算入门

1. 物理计算简介

编码不仅仅局限于在屏幕上进行操作，还可以通过控制连接到树莓派GPIO引脚的电子元件，实现对现实世界的交互，这就是物理计算。当你设置洗衣机程序、调节可编程恒温器的温度或者按下红绿灯按钮安全过马路时，都在使用物理计算。树莓派因其通用输入/输出（GPIO）接口，成为学习物理计算的理想设备。

2. GPIO接口介绍

树莓派的电路板顶部边缘或树莓派400的背面有两排金属引脚，这就是GPIO接口。它由40个公引脚组成，部分引脚可用于物理计算项目，部分提供电源，还有部分用于与附加硬件通信。

不同型号的树莓派GPIO接口存在差异：
- 树莓派400的GPIO接口与其他型号引脚相同，但方向相反，连接时需仔细核对。
- 树莓派Zero 2 W有GPIO接口，但未预装引脚，若要使用需用烙铁焊接；也可购买已焊接好引脚的树莓派Zero 2 WH。

为了更方便地使用树莓派400的GPIO接口，可使用扩展设备，如pimoroni.com的Black HAT Hack3r系列和adafruit.com的Pi T - Cobbler Plus。但购买扩展设备时，需检查其布线方式，部分设备会改变GPIO引脚布局，使用时应遵循制造商的说明。

GPIO引脚类型及功能如下表所示：
| 引脚类型 | 功能 | 说明 |
| ---- | ---- | ---- |
| 3V3 | 3.3伏电源 | 持续提供3.3V电源，与树莓派内部运行电压相同 |
| 5V | 5伏电源 | 持续提供5V电源，与树莓派USB C电源接口输入电压相