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La GPIO de la Raspberry Pi
Descripción de la interfaz GPIO
El capítulo Descripción técnica presenta la GPIO (General Purpose Input/Output = entrada/salida de uso general), así como sus revisiones. Es importante referirse a este capítulo antes de conectar la Raspberry Pi a elementos externos.
La GPIO ha evolucionado considerablemente desde su primera versión. Algunas clavijas han cambiado de función a lo largo de las versiones y el número de clavijas ha pasado de 26 a 40. Las 26 primeras clavijas de la GPIO de las Raspberry Pi Zero y Raspberry Pi 3 son estrictamente idénticas a las de la Raspberry Pi modelo B Rev.2. Esto garantiza la compatibilidad entre estos modelos y permite usar tarjetas adicionales de la generación anterior.
Consulte la tabla que presenta la distribución de las clavijas de la GPIO en el capítulo Descripción técnica.
1. Funciones disponibles
Las clavijas GPIO de la Raspberry Pi están conectadas a un conector de 40 puntos J8, situado en un borde de la tarjeta. Las clavijas del conector están repartidas a lo largo de dos franjas de 20 clavijas. Hay 26 clavijas GPIO accesibles (GPIO 2 a GPIO 27).
Se corresponden con las entradas/salidas digitales, capaces de enviar y recibir señales digitales 1 y 0, en forma de tensión 0 y 3,3 voltios.
Algunas clavijas se pueden utilizar para ofrecer indistintamente un bus I2C, un bus SPI o una E/S UART. En este caso, las clavijas correspondientes no se pueden utilizar más como entradas-salidas digitales.
La distribución de las clavijas del conector GPIO se define según el siguiente esquema. El número de la GPIO en los SoC BCM2835 y BCM2837 figura en las clavijas de los extremos del conector. Las clavijas impares están a la izquierda y las pares en la parte derecha.
La GPIO es idéntico en las BCM2835 y BCM2837. A lo largo de este capítulo el SoC se designará como BCM283x.
2. Valores límite (V e I)
Como en todo circuito...
Uso de la GPIO
En la Raspberry Pi, el acceso a la GPIO se puede hacer directamente por línea de comandos o utilizando librerías o interfaces desarrolladas para este propósito. Para visualizar el estado de una salida GPIO, el diodo LED (Light Emitting Diode = diodo electroluminiscente) es un medio sencillo y fácil de implementar.
1. Configuración utilizada
Las pruebas se realizan con una Raspberry Pi 3, que funciona con Raspbian. La Raspberry Pi está conectada a una tarjeta de pruebas mediante un cable Pi Cobbler.
2. Encender un diodo LED
Los programadores tienen una costumbre: el primer programa que hacen en un lenguaje de programación muestra “Hello world” u “Hola mundo”. Esta costumbre se ha transmitido al mundo de los sistemas embebidos: el primer programa consiste en provocar un destello de un LED.
El LED utilizado es un diodo de luz blanca que emite luz cuando lo recorre una corriente en sentido directo. La localización de las pestañas de un LED se representa en el anterior esquema. El cátodo es la pestaña más corta del componente. También se corresponde con la parte plana del cuello del LED.
El diodo LED blanco se puede conectar a la clavija GPIO 24 de dos maneras.
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El primer método (a la izquierda del esquema anterior), enciende el LED cuando el nivel de salida de la clavija GPIO 24 es alto (3,3 voltios). El ánodo está conectado a la clavija GPIO 24 y el cátodo está unido a la masa a través de una resistencia destinada a limitar la corriente.
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El segundo método (a la derecha del esquema anterior), enciende el LED cuando el nivel de salida de la clavija GPIO 24 es bajo (0 voltios). El cátodo está conectado a la clavija GPIO 24. El ánodo recibe los 3,3 voltios a través de una resistencia.
En ambos casos, la tensión presente en los bornes del conjunto diodo-resistencia, se reparte entre los dos componentes. La curva característica del LED impone una tensión de 2,7 voltios a sus bornes. La permanencia de la tensión disponible 3,3 voltios - 2,7 voltios = 0,6 voltios aparece en los bornes de la resistencia.
Las características del LED utilizado indica una corriente de 20 mA, más allá de las posibilidades de la salida GPIO (16 mA). El LED emite luz a partir de una corriente inferior a 1 mA...
