Raspberry Pi 2 & 3 ピンマッピング

[アーティクル]
04/03/2023

Raspberry Pi 2 & 3 Pin Header

Raspberry Pi 2 と Raspberry Pi 3 のハードウェアインターフェイスは、ボード上の 40 ピンヘッダー J8 を介して公開されます。以下の機能があります。

24x - GPIO ピン
1x - シリアル UART (RPi3 にはミニ UART のみを含む)
2x - SPI バス
1x - I2C バス
2x - 5V 電源ピン
2x - 3.3V 電源ピン
8x - グラウンドピン

GPIO ピン

このデバイスで使用できる GPIO を見てみしましょう。

GPIO ピンの概要

次の GPIO ピンは、API でアクセスできます。

GPIO# 電源オン時のプル代替関数ヘッダーピン

2 PullUp I2C1 SDA 3

3 PullUp I2C1 SCL 5

4 PullUp 7

5 PullUp 29

6 PullUp 31

7 PullUp SPI0 CS1 26

8 PullUp SPI0 CS0 24

9 PullDown SPI0 MISO 21

10 PullDown SPI0 MOSI 19

11 PullDown SPI0 SCLK 23

12 PullDown 32

13 PullDown 33

16 PullDown SPI1 CS0 36

17 PullDown 11

18 PullDown 12

19 PullDown SPI1 MISO 35

20 PullDown SPI1 MOSI 38

21 PullDown SPI1 SCLK 40

22 PullDown 15

23 PullDown 16

24 PullDown 18

25 PullDown 22

26 PullDown 37

27 PullDown 13

35* PullUp 赤色の電源 LED

47* PullUp 緑色のアクティビティ LED

GPIO#	電源オン時のプル	代替関数	ヘッダーピン
2	PullUp	I2C1 SDA	3
3	PullUp	I2C1 SCL	5
4	PullUp		7
5	PullUp		29
6	PullUp		31
7	PullUp	SPI0 CS1	26
8	PullUp	SPI0 CS0	24
9	PullDown	SPI0 MISO	21
10	PullDown	SPI0 MOSI	19
11	PullDown	SPI0 SCLK	23
12	PullDown		32
13	PullDown		33
16	PullDown	SPI1 CS0	36
17	PullDown		11
18	PullDown		12
19	PullDown	SPI1 MISO	35
20	PullDown	SPI1 MOSI	38
21	PullDown	SPI1 SCLK	40
22	PullDown		15
23	PullDown		16
24	PullDown		18
25	PullDown		22
26	PullDown		37
27	PullDown		13
35*	PullUp		赤色の電源 LED
47*	PullUp		緑色のアクティビティ LED

* = Raspberry Pi 2 のみ。 GPIO 35 および 47 は Raspberry Pi 3 では使用できません。

GPIO サンプル

たとえば、次のコードでは、GPIO 5 を出力として開き、デジタルの「1」をピンに書き出します。

using Windows.Devices.Gpio;

public void GPIO()
{
    // Get the default GPIO controller on the system
    GpioController gpio = GpioController.GetDefault();
    if (gpio == null)
        return; // GPIO not available on this system

    // Open GPIO 5
    using (GpioPin pin = gpio.OpenPin(5))
    {
        // Latch HIGH value first. This ensures a default value when the pin is set as output
        pin.Write(GpioPinValue.High);

        // Set the IO direction as output
        pin.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);

    } // Close pin - will revert to its power-on state
}

ピンを開くと、そのピンは電源オン状態になります。これには、プル抵抗が含まれる場合があります。プル抵抗を切断し、高インピーダンス入力を取得するには、ドライブモードを GpioPinDriveMode .Input に設定します。

    pin.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Input);

ピンを閉じると、電源オン状態に戻ります。

ピンの多重化

一部の GPIO ピンでは、複数の機能を実行できます。既定では、ピンは GPIO 入力として構成されます。 I2cDevice.FromIdAsync()またはSpiDevice.FromIdAsync()を呼び出して代替関数を開くと、関数に必要なピンが自動的に適切な関数に切り替わるようになります (「多重化」)。 I2cDevice.Dispose()またはSpiDevice.Dispose()を呼び出すことによってデバイスを閉じると、ピンが既定の機能に戻ります。 2 つの異なる関数に対して同時にピンを使用しようとすると、競合している関数を開こうとしたときに例外が発生します。たとえば、にします。

var controller = GpioController.GetDefault();
var gpio2 = controller.OpenPin(2);      // open GPIO2, shared with I2C1 SDA

var dis = await DeviceInformation.FindAllAsync(I2cDevice.GetDeviceSelector());
var i2cDevice = await I2cDevice.FromIdAsync(dis[0].Id, new I2cConnectionSettings(0x55)); // exception thrown because GPIO2 is open

gpio2.Dispose(); // close GPIO2
var i2cDevice = await I2cDevice.FromIdAsync(dis[0].Id, new I2cConnectionSettings(0x55)); // succeeds because gpio2 is now available

var gpio2 = controller.OpenPin(2); // throws exception because GPIO2 is in use as SDA1

i2cDevice.Dispose(); // release I2C device
var gpio2 = controller.OpenPin(2); // succeeds now that GPIO2 is available

シリアル UART

RPi2/3 で使用可能なシリアル UART が 1 つあります: UART0

Pin 8 - UART0 TX
Pin 10 - UART0 RX

次の例では、UART0 を初期化し、書き込みの後に読み取りを実行します。

using Windows.Storage.Streams;
using Windows.Devices.Enumeration;
using Windows.Devices.SerialCommunication;

public async void Serial()
{
    string aqs = SerialDevice.GetDeviceSelector("UART0");                   /* Find the selector string for the serial device   */
    var dis = await DeviceInformation.FindAllAsync(aqs);                    /* Find the serial device with our selector string  */
    SerialDevice SerialPort = await SerialDevice.FromIdAsync(dis[0].Id);    /* Create an serial device with our selected device */

    /* Configure serial settings */
    SerialPort.WriteTimeout = TimeSpan.FromMilliseconds(1000);
    SerialPort.ReadTimeout = TimeSpan.FromMilliseconds(1000);
    SerialPort.BaudRate = 9600;                                             /* mini UART: only standard baud rates */
    SerialPort.Parity = SerialParity.None;                                  /* mini UART: no parities */  
    SerialPort.StopBits = SerialStopBitCount.One;                           /* mini UART: 1 stop bit */
    SerialPort.DataBits = 8;

    /* Write a string out over serial */
    string txBuffer = "Hello Serial";
    DataWriter dataWriter = new DataWriter();
    dataWriter.WriteString(txBuffer);
    uint bytesWritten = await SerialPort.OutputStream.WriteAsync(dataWriter.DetachBuffer());

    /* Read data in from the serial port */
    const uint maxReadLength = 1024;
    DataReader dataReader = new DataReader(SerialPort.InputStream);
    uint bytesToRead = await dataReader.LoadAsync(maxReadLength);
    string rxBuffer = dataReader.ReadString(bytesToRead);
}

シリアル UART コードを実行するには、UWP プロジェクトの Package.appxmanifest ファイルに次の機能を追加する必要があるので注意してください。

Visual Studio 2017 のマニフェストデザイナーには、シリアル通信機能に影響する (appxmanifest ファイルのビジュアルエディター) 既知のバグがあります。 appxmanifest によってシリアル通信機能が追加された場合、デザイナーを使用して appxmanifest を変更すると、appxmanifest が破損します (デバイス xml の子が失われます)。この問題を回避するには、appxmanifest を右クリックし、コンテキストメニューから [コードの表示] を選択して、appxmanifest を手動で編集します。

  <Capabilities>
    <DeviceCapability Name="serialcommunication">
      <Device Id="any">
        <Function Type="name:serialPort" />
      </Device>
    </DeviceCapability>
  </Capabilities>

I2C バス

このデバイスで使用できる I2C バスを見てみしましょう。

I2C の概要

2 行の SDA と SCL でピンヘッダーに公開されている I2C コントローラー I2C1 が 1 つあります。このバスのボードには、1.8 KΩ 内部プルアップ抵抗が既にインストールされています。

シグナル名ヘッダーのピン番号 GPIO 番号

SDA 3 2

SCL 5 3

シグナル名	ヘッダーのピン番号	GPIO 番号
SDA	3	2
SCL	5	3

次の例では、I2C1 を初期化し、アドレスが 0x40 である I2C デバイスにデータを書き込みます。

using Windows.Devices.Enumeration;
using Windows.Devices.I2c;

public async void I2C()
{
    // 0x40 is the I2C device address
    var settings = new I2cConnectionSettings(0x40);
    // FastMode = 400KHz
    settings.BusSpeed = I2cBusSpeed.FastMode;

    // Create an I2cDevice with the specified I2C settings
    var controller = await I2cController.GetDefaultAsync();

    using (I2cDevice device = controller.GetDevice(settings))
    {
        byte[] writeBuf = { 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 };
        device.Write(writeBuf);
    }
}

SPI バス

RPi2/3 で利用できる SPI バスコントローラーが 2 つあります。

SPI0

シグナル名ヘッダーのピン番号 GPIO 番号

MOSI 19 10

MISO 21 9

SCLK 23 11

CS0 24 8

CS1 26 7

シグナル名	ヘッダーのピン番号	GPIO 番号
MOSI	19	10
MISO	21	9
SCLK	23	11
CS0	24	8
CS1	26	7

SPI1

シグナル名ヘッダーのピン番号 GPIO 番号

MOSI 38 20

MISO 35 19

SCLK 40 21

CS0 36 16

シグナル名	ヘッダーのピン番号	GPIO 番号
MOSI	38	20
MISO	35	19
SCLK	40	21
CS0	36	16

SPI サンプル

チップ選択 0 を使用してバス SPI0 で SPI 書き込みを実行する方法の例を次に示します。

using Windows.Devices.Enumeration;
using Windows.Devices.Spi;

public async void SPI()
{
    // Use chip select line CS0
    var settings = new SpiConnectionSettings(0);
    // Set clock to 10MHz
    settings.ClockFrequency = 10000000;

    // Get a selector string that will return our wanted SPI controller
    string aqs = SpiDevice.GetDeviceSelector("SPI0");

    // Find the SPI bus controller devices with our selector string
    var dis = await DeviceInformation.FindAllAsync(aqs);

    // Create an SpiDevice with our selected bus controller and Spi settings
    using (SpiDevice device = await SpiDevice.FromIdAsync(dis[0].Id, settings))
    {
        byte[] writeBuf = { 0x01, 0x02, 0x03, 0x04 };
        device.Write(writeBuf);
    }
}

Raspberry Pi 2 & 3 ピン マッピング