12、树莓派GPIO硬件与Sysfs GPIO使用指南

树莓派GPIO硬件与Sysfs GPIO使用指南

1. GPIO硬件基础

在树莓派的GPIO（通用输入输出）系统中，有一些关键的电压参数需要了解。输入低电压（VIL）应小于等于0.8V，输入高电压（VIH）应大于等于1.3V。在VIL和VIH之间的电压水平对于逻辑值0和1来说是模糊或未定义的，应该避免。但在驱动像LED这样的电流负载时，这一点的重要性会降低。

1.1 输入引脚

GPIO输入引脚的电压应在0到3.3V的最大范围内。当与使用更高电压（如TTL逻辑的5V）的其他电路连接时，需要格外小心，因为系统芯片（SoC）不能承受过电压，可能会损坏。虽然芯片上有保护二极管来防止负输入摆动和过电压，但它们很弱，仅用于释放静电电荷，且制造商未记录这些保护二极管的电流容量。

1.2 输出引脚

作为输出GPIO引脚，用户需要完全负责电流限制，因为没有提供内置的电流限制。当输出引脚处于高状态时，它会尝试提供3.3V的电压（在晶体管和供电电压调节器的限制范围内）。如果输出引脚短路到地，可能会有尽可能多的电流流过，这可能导致永久性损坏。

输出引脚的工作也遵循前面提到的电压规格，但连接的负载可能会影响工作电压范围。输出引脚可以源电流或吸收电流，所需的电流量和配置的输出驱动量会改变工作电压曲线。只要在配置的驱动能力的电流限制范围内，树莓派应该能满足电压规格。

2. 电流源和吸收

2.1 源电流

GPIO端口可以向负载提供电流。例如，电流从+3.3V电源通过晶体管M1，经过GPIO引脚，流入负载，然后到地。这种情况下，需要高电平（逻辑1）才能向负载发送电流，这是一种高电