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Hoja de trucos de proyectos de Raspberry Pi para principiantes

Puede conectar su Raspberry Pi al Arduino y sacar aún más provecho de ambas placas, y existen varios métodos para realizar esta conexión. La Raspberry Pi tiene una variedad de pines GPIO que puede usar en sus proyectos, pero es útil conocer las funciones de los distintos pines. Finalmente, la Raspberry Pi puede alimentar dispositivos de varias maneras, lo que puede ser útil a medida que crea proyectos.

Funciones alternativas del pin GPIO de Raspberry Pi

Los pines de entrada / salida de propósito general (GPIO) se pueden cambiar entre entrada o salida y tienen una resistencia pull-up o pull-down habilitada, pero hay una gran cantidad de otros periféricos en el chip Raspberry Pi que se pueden cambiar a estos patas. Puede ver la disposición básica para un pin, GPIO 18.

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Todos los demás pines tienen una disposición similar pero con diferentes bloques para seleccionar. Los números en el conmutador son el valor de registro de tres bits que deben establecerse en la colección de registros de selección de función alternativa. Tenga en cuenta que los números Alt tienen poca relación con los patrones de bits que realmente establece.

Aunque hay 54 líneas GPIO en el procesador de la Raspberry Pi, solo 28 se llevan al conector P1 en la placa (menos en los modelos no plus); el resto se utiliza para hacer que el procesador actúe como una computadora (cosas como la tarjeta SD, el conector USB y los LED). En los modelos B + y A +, tiene los primeros 28 pines GPIO; en modelos anteriores, tiene un subconjunto de estos. La mayoría de los diagramas que encuentra le ofrecen solo una selección de estas funciones alternativas. Aquí, puede ver todas las funciones alternativas y dónde aparecen en el conector GPIO.

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Lo primero que hay que detectar es que hay dos tipos de “nada aquí”: uno está en blanco y el otro está etiquetado como <reservado> . Es probable que estas funciones reservadas se utilicen para pruebas de fábrica del chip o para funciones que no se describen en la hoja de datos. Los en blanco simplemente no se implementan.

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Para ver la historia sangrienta completa, el documento BCM2835 ARM Peripherals es donde desea mirar, pero aquí hay un vistazo rápido a algunas de las funciones:

  • ALT 0: Donde se encuentran la mayoría de las funciones alternativas interesantes y útiles en lo que respecta a la Raspberry Pi. SDA y SCL 0 y 1 son los dos buses I 2 C, y TXD0 y RXD0 son las conexiones en serie. Las líneas GPCLK son una salida de reloj de propósito general que se puede configurar para que funcione a una frecuencia fija independientemente de cualquier software. Los pines PWM proporcionan las dos salidas moduladas por ancho de pulso; el SPI 0 son las líneas de bus de interfaz de periféricos en serie. Finalmente, los pines PCM proporcionan salidas de audio moduladas por código de pulso.

  • ALT 1: Los pines se utilizan como un bus de memoria secundario. Debido al diseño de la Raspberry Pi, esto no sirve de nada.

  • ALT 2: Los únicos pines ALT 2 traídos al encabezado de pines GPIO están reservados.

  • ALT 3: Los pines más útiles aquí son las líneas CTS0 y RTS0; estas son líneas de protocolo de enlace para el módulo en serie si las necesita. Las líneas BSC son para el Broadcom Serial Controller, que es un bus de modo rápido compatible con I 2 C que admite direccionamiento de 7 y 10 bits y tiene la temporización controlada por registros internos. Las líneas SD1 son probablemente para el control de una tarjeta SD, pero el documento BCM2835 ARM Peripherals no hace ninguna otra mención al respecto. De todos modos, no es la forma en que Raspberry Pi accede a la tarjeta SD.

  • ALT 4: Las líneas SPI 1 son un segundo bus SPI. Y los pines ARM son para una interfaz JTAG. JTAG es una forma de hablar con el chip sin ningún software en él. Se usa mucho para las pruebas iniciales en un sistema durante el desarrollo, aunque también se puede usar para la depuración de hardware.

  • ALT 5: Los pines útiles aquí son los datos del segundo puerto serie y las líneas de enlace. Las líneas PWM son exactamente las mismas líneas PWM que cambian a GPIO 12 y 13 bajo ALT 0, solo que esta vez se cambian a GPIO 20 y 21. También hay dos de las líneas de reloj de propósito general junto con otra copia de las señales ARM JTAG.

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Alimentación desde Raspberry Pi

Una pregunta común es “¿La Raspberry Pi alimentará esto?”, A la que la respuesta siempre es “¿Qué quieres decir con energía?” Básicamente, hay tres formas en que un Pi puede alimentar algo y cada una tiene una respuesta separada.

Obteniendo la energía del pin GPIO

Los pines GPIO son bastante frágiles en la Raspberry Pi, en comparación con otras placas como la Arduino. Cada pin GPIO puede generar (proporcionar la corriente) o hundirse (succionar la corriente en el pin para cambiar algo a tierra) alrededor de 16 mA. La cantidad total de corriente proveniente o hundida de todos los pines sumados debe restringirse a aproximadamente 50 mA, que se extiende a aproximadamente 3 mA cada uno para los modelos no plus.

Lo único que debería alimentar directamente desde un pin GPIO es un LED, y solo con una corriente baja. Todo lo demás debe pasar por algún tipo de controlador, normalmente un transistor o FET. Además, el voltaje de salida es solo 3V3, por lo que muchos dispositivos necesitan más voltaje y más corriente.

Obteniendo el poder del Pi

Aquí es donde la señal para controlar algo se deriva de los pines GPIO, pero la potencia real para conducirlo proviene de las líneas eléctricas internas de 3V3 o 5V de la Raspberry Pi.

Usar el suministro de 3V3 es complicado porque esa línea pasa por los reguladores de voltaje integrados y hay una cantidad limitada de corriente de reserva disponible antes de que se sobrecalienten los reguladores. No tome más de 50 mA de este riel de alimentación. Si desea más, considere usar un regulador de voltaje en la línea de 5V.

Mucho más prometedora es la línea de 5V porque se deriva de la misma fuente de energía que alimenta a todo el Pi. Debido a que el Pi toma hasta 800 mA en el pico, si alimenta el Pi con un suministro de 2 A, podría tomar aproximadamente 1,2 A de las líneas de 5 V. Coloque en paralelo los dos pines de 5V del conector GPIO y al menos dos conexiones a tierra para reducir la resistencia introducida por el conector. Pero en el extremo superior de este consumo de corriente, espere un poco de caída de voltaje; puede perder un voltio o más y terminar con solo unos 4V.

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Obtener la energía de una fuente externa

Hay ocasiones en las que necesita un voltaje superior a 3V3 o 5V para controlar un dispositivo. Si este es el caso, necesita una fuente de alimentación separada. Esto significa que el terminal de tierra o –ve de la fuente de alimentación externa debe estar conectado a la tierra de la Raspberry Pi. Un temor común aquí es que esto dañará de alguna manera el Pi, pero siempre que solo esté conectado a tierra, no hay nada de qué preocuparse.

Por ejemplo, una aplicación típica podría ser impulsar un relé de 12V.

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La forma en que funciona un transistor garantiza que los 12 V no se vuelvan a filtrar en la Raspberry Pi.

Los contactos del relé están completamente separados del Pi; se dice que esto está aislado. Cualquier tipo de bobina o inductor debe tener un diodo para proteger contra EMF posterior; este es un gran pico de voltaje inverso que ocurre cuando se quita la corriente de la bobina del relé y el campo magnético colapsa. El diodo lo corta y evita que cause daños.

La resistencia de 1K en la base del transistor asegura que no extraiga demasiada corriente del pin GPIO. Este circuito también es aplicable a otras cosas; por ejemplo, en lugar de la bobina del relé, puede tener un motor.

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