Raspberry Pi - Grundwissen GPIO-Ports.

Die GPIO’s machen den Raspberry fast unviversell einsetzbar. Zwar besitzt der Raspberry keine analogen GPIO mit dem einfache Messdaten von Temperaturfühler abgefragt werden können, doch gibt es die meisten Bauteile dieser

Pullup und Pulldown Beschaltung

Ebenso kann das Anschließen eines einfachen Schalters zum Problem werden. Je nach Funkbelastung im Gebäude kann es vorkommen das schon kurze Drahtenden Signale am GPIO Port auslösen da diese Funksignale auffangen. Da die Eingänge am Raspebrry recht empfindlich sind sollten solche Signale möglichts abgeleitet werden. Auch hierzu kommen Widerstände zum einsatz die allerdings an den Plus oder Minusplo gekoppelt werden. Häufig muss diese Beschaltung in der Programmierung berücksichtigt werden. Unter Phyton z.B. gibt es hierzu extra Funktionen. Hier zwei Beispiele für diese Pullup und Pulldown Beschaltungen:

Entsprechend die gleiche als technischer Bauplan:

Vorwiderstände

Um die GPIO’s nutzen zu können ohne diese zu überfordern sollte man ein paar Details über diese wissen um den Raspberry nicht dauerhaft unbrauchbar zu machen. Dazu muss man natürlich die Funktionsbelgeung jedes einzelnen GPIO’s wissen, sowie dessen Beschaltungsspezifikationen. Jeder GPIO kann nur 50mA Stromversorgung liefern. Eine Leuchtdiode selbst sollte man z.B. nur mit einem Vorwiederstand von mind. 22 Ohm Betrieben. Da die meisten LED benötigen of zwischen 10m und 40 mA. Je nach Typ. Durchscnittlich kann mans sagen das die meisten LED’s ca 20mA Strom benötigen. Also bitte immer erst die Leistungsaufahmen prüfen. Also folgt eine einfache Berechnung:

LED für (3,3V-2,1V) mit 30mA wird folgendermaßen berechnet:  1,2V/0,03A = 40 Ohm.

Es müsste also mindestens ein 40 Ohm Widerstand davor geschaltet werden. In den meisten Fällen sichert man sich direkt mit 220 oder 330 Ohm Widerständen ab. Somit leuchtet die LED etwas weniger hell, ammer immer noch ausreichend.
Weitere Info’s zu LED’s findet ihr unter http://de.wikipedia.org/wiki/Leuchtdiode. Wichtiger ist jedoch die Beachtung der Polarität. Die meisten LED haben eine Kathode (-) und eine Anode (+). Die Kathode ist in der Regel kürzer als die Anode und muss zum Minus-POL der eletkrischen Beschaltung zeigen. In technischen Darstellungen wird die Anode mit einem Pfeil dargestellt, welcher die Beschaltung darstellt. Hier eine kleine Beschaltungsbeispiel am Raspberry Pi:

Die Anschlüsse der GPIO können je Nach Version des Raspebbry anders belegt sein. Der Raspberry A mit 256 MB Ram z.B. hat andere belegungen wie der Raspebrry B oder B+. In der Version B wurden die Belegungen der GPIO neu überarbeitet. In der Version B+ dagegen wurde auf Kompatiblität geachtet. Zudem hat die Version B+ weitere zusätzliche Anschlüsse. Ebenso benutz die Software WiringPi andere Belegungen. Dies geht aus der unteren Tabelle hervor.Die GPIO sollten niemals mit voller Last betrieben werden. Daher ist das vorschalten eines Wiederstandes fast Pflicht. Auch wenn der Raspberry sehr robust ist, sollte dies immer beachtet werden. Ebenso sind die GPIO’s recht empfindlich. So kann es passieren das ein langer Draht an einem GPIO mal eben ein Eingangssignal auslöst wenn dieser Funk-Signale auffängt. In einem Haus mit DECT Telefonen, WLAN oder evtl. die Nähe zu anderen eletronischen Geräten löste oft schon ungewollt Signale aus. Selbst bei kurzen Drähten kann dies schon zu Problemen führen. So tauchen immer wieder Fragen zu diesen Problemen im Netz auf. Ein Kontakt der an den GPIO geschaltet wird sollte möglichst über einen PULL-Down Kontakt geschaltet werden. Mehr hierzu weiter unten unter “Pull-Down”

Die GPIO Belegungen der Raspberry Pi Versionen:

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Art inzwischen ebenfalls rein digital. Somit lassen sich über einfache digitale Schaltungen schnell eigene Versuche vor nehmen. Hierzu sind dann jedoch ein paar Erfahrungen im Umgang mit Elektronik notwendig.

Um die die GPIO’s nicht gleich zu zerstören, muss man zunächst deren Belegeungen und auch dessen Spezifikationen kennen. Einige der GPIOS haben doppelfunktionen oder können durch diverse Anwendungen auf dem PI bereits vorbelegt sein. Daher hier die wichtigsten Übersichten.

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