Raspberry Pi GPIO Python チュートリアル - すべての手順

GPIO ピンは、すべての種類の Raspberry Pi マイクロコントローラーの主要な特徴です。彼らの意見は、シングル ボード コンピュータ (SBC) の機能を拡張する上で特に重要です。この Raspberry Pi GPIO チュートリアルで Python 言語を使用してそれらをプログラミングする方法も示しながら、Pi GPIO ピンを詳細に調べてみましょう。

GPIO とは何ですか?どのように機能しますか?

図 1:GPIO ピン

汎用入出力 (GPIO) は、Raspberry Pi マイクロコントローラーと SBC で共通のインターフェイスを表します。 Raspberry Pi zero などの Raspberry モジュールの入出力ピン端子です。

したがって、これらのピンを介して、赤外線送信機やモーターなどの電子部品を接続できます。さらに、Raspbian のどのバージョンの穴の列も、外部の物理コンポーネントからデータを受け取るのに便利です。これらには、スイッチとセンサー モジュールが含まれます。

まず、ピンが必要に応じて機能するように、ハードウェアを正しく設定する必要があります。次に、ピンの作業を容易にするために、任意のタイプの Pi モデルのソフトウェア構成も行う必要があります。

Raspberry Pi GPIO ピン配列の説明

図 2:Raspberry Pi マイクロコントローラ

Raspberry Pi B+、Raspberry Pi Zero、または Raspberry Pi OS を搭載したマイクロコントローラーには、40 ピン ヘッダーがあります。

それにもかかわらず、以前の Raspberry Pi バージョンの物理コンピューティングは異なっていました。たとえば、Raspberry Pi Model B には 26 ピンがありました。

注目すべきは、Raspberry Pi の OS の 40 個の GPIO ピンすべてがそれぞれの機能を持っていることです。したがって、初期設定時に機能を正しく設定することが不可欠です。

ここでは、さまざまなピン モードの詳細な説明を示します。

Python で Raspberry Pi GPIO ピンをプログラムする方法

図 3:Python コーディングの概念の説明

GPIO チュートリアルでは、GPIO ピン経由で Pi に実行されるソフトウェアを介してハードウェア コンポーネントを制御する方法を説明します。

ハードウェアのセットアップ

できれば、Pi ウェッジは、この Pi GPIO チュートリアルのハードウェアをセットアップするために必要なブレークアウト キットです。ただし、オスからメスへのジャンパー線がない場合は、利用可能なブレッドボード メイトに接続するのに役立ちます。

次のコンポーネントも必要です:

• ブレッドボード および ブレッドボード レール
• オスのジャンパー線とメスのジャンパー線
• プルアップ抵抗器（内部プルアップ）とプルダウン抵抗器
• 330 オームの抵抗器
• パッシブ赤外線ライトまたは LED

Python Gpiozero API ライブラリ

Python で Raspberry Pi の入力ピンと出力ピンを制御するには、このライブラリが必要です。ほとんどの Pi コンポーネントはライブラリで定義されているため、その仕組みを理解するために Python-Projects ディレクトリにアクセスする必要はありません。

Python (RPi.GPIO) API のセットアップ方法

図 4:Python 言語の概念

Raspbian オペレーティング システムを使用する場合は、Python GPIO ライブラリをダウンロードする必要はありません。これはデフォルトで既に利用可能になっているためです。それにもかかわらず、Raspbian オプションを使用していない場合は、特定のコマンドを使用して他のプログラミング言語にインストールする必要があります。

Raspbian オペレーティング システムをインストールしたら、Gpiozero Import のインポート パスを実行してインポートします。インポート時間は長くなく、終了したら次のステップに進むことができます。

注:OP は、Python をインストールするために必ずしも Raspbian オプションに含まれている必要はありません。 Raspbian オペレーティング システムでは、Python ライブラリを簡単にセットアップできます。

Python のセットアップ

主に、このクールなプロジェクトには RPi.GPIO モジュールが必要です。前に強調したように、Python (RPi.GPIO) API を使用すると、GPIO ピンの動作を有効にするためにファイルをダウンロードする必要はありません。

設定手順

まず、以下のステートメントを実行します:

次に、このクールなプロジェクトで使用する理想的なピン番号付けシステムを選択する必要があります。次の番号付けスキームのいずれかを選択できます:

• Broadcom チップ固有の PIN (BCM モード)。
• ボードの番号付けスキーム

次に、ピン モードを設定します。以下のコマンドを実行すると、ピン モードのセットアップ プロセスが容易になります。

Raspberry Pi GPIO プロジェクト

図 5:ラズベリーパイ

ハードウェアとソフトウェアの構成がわかったので、Raspi-Config ツールを使用して、次のクールなプロジェクトを実行できます。上で強調表示されている Pi GPIO チュートリアルを理解するだけで、さまざまな物理コンピューティング プロジェクトに参加できます。

考えられる Pi GPIO チュートリアル プロジェクト:

• Raspberry Pi 赤外線モーション センサー/モーション イベント検出器
• Raspberry Pi モーション ディテクター アラーム
• Raspberry Pi Imager プロジェクト

結論

これで、さまざまな外部コンポーネントとさまざまな入力への接続を使用して GPIO ヘッダー ピンを設定することができました。ピンヘッダー行 (GPIO ピン) により、Raspberry Pi zero は驚くべきコンピューティング デバイスになります。この不可欠なツールに関する詳細については、いつでもお問い合わせください。