树莓派 GPIO 引脚完全指南：功能与用法详解

树莓派是机器人电子项目的核心微控制器，主要得益于其与音频插孔、灯光、传感器等外设的兼容性。本文将深入探讨树莓派 GPIO 引脚的特性。

认识 GPIO 引脚

图 1：树莓派 DIY 电子开发板

一般来说，GPIO 接口引脚是数字转换器，只能处于开或关状态。以下是关键引脚完整列表：

输出引脚，提供树莓派的 5V 电源输出，通常为引脚 2 和 4。

主要功能是为树莓派外部元件提供 3.3V 电源，对应引脚 1 和 17。

接地连接通常靠近电路，保护树莓派板卡不烧毁。电压测量也以接地为基准。GPIO 接地引脚包括 39、34、30、25、20、14、9、6。

用于启用替代功能，特别是 EEPROM 和 I2C 通信。若不熟悉树莓派操作，请勿连接任何设备。保留功能的替代 GPIO 引脚为 27 和 28。

图 2：集成电路板上的 GPIO 与电子元件背景

GPIO 引脚在 PWM 中至关重要，将数字信号转换为模拟信号。所有引脚均可用于软件 PWM，硬件 PWM 仅限引脚 12、13、18、19。

SPI 用于设备与树莓派通信，如执行器和传感器。树莓派采用主从总线协议，包含主输出从输入 (MOSI) 和主输入从输出 (MISO) 引脚。前者发送数据至外部设备，后者接收外部设备数据。

串行端口至少需 5 个 GPIO 端口：MISO、MOSI、GND、CE、SCLK。CE 引脚启用/禁用电路集成，SCLK 承担 SPI 通信时钟角色。

图 3：树莓派 Pico

I2C 芯片组 GPIO 引脚可控制树莓派型号上的外设。关键引脚包括串行时钟 (SCL) 和串行数据 (SDA) GPIO 端口。也可传输可擦除可编程只读存储器 (EEPROM) 数据。

SDA 数据传输使用 GPIO 连接器引脚 2，SCL 时钟控制使用 GPIO 3 物理引脚。EEPROM 数据传输使用 GPIO 连接器引脚 0。GPIO 连接器引脚 1 作为额外 GPIO 引脚用于数据速度控制。

UART（通用异步收发器）进行逐位顺序数据传输，需发送器和接收器。对应 GPIO 引脚为 GPIO 14 (TX) 和 15 (RX)。

图 4：树莓派单板

首先需了解所用树莓派 GPIO 版本以理解引脚图。版本包括树莓派 1、2、3、4。

初版为 26 针 GPIO 接口。第二版修订了 GPIO 端口编号，因更换 CPU 以支持替代功能。主要差异是 I2C 引脚 BCM 编号从 0→2、1→3 变更。

所有扩展板均为 40 针 GPIO 接口。树莓派 2 和 3 前 26 针相同。后续版本增加 GPIO 引脚增强功能，如额外 24 针支持 I2C、SPI 等串行协议。

颜色代码、信号名称、SPI 总线引脚名称有助于识别 GPIO 硬件部分配置远程 GPIO。

树莓派因其丰富的芯片组 GPIO 引脚成为宝贵的生产/适配板。我们解释了各 GPIO 驱动模型的关键引脚。如有疑问请联系我们，我们将及时协助。

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