從 Zero 開始（6）- 認識 Raspberry Pi GPIO 與基本零件

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Raspberry Pi 的 GPIO

Raspberry Pi Zero有40 pins的GPIO，編號是從左上角開始的1號，到右下角的40號。PiCommander使用Pi4J GPIO程式庫，使用自己的編號，例如編號11為「GPIO_00」。下面的圖片是Raspberry Pi Zero GPIO的位置與對照表：

Raspberry Pi 3 Model B同樣有40 pins的GPIO，下面的圖片是GPIO的位置與對照表：

基本零件

LED

LED幾乎是最常見的一種電子零件，它是Light Emitting Diode的縮寫，常用在各種電器與設備中當作指示燈號或照明。LED在提供電源給它以後就會發亮，主要的顏色有紅、綠、藍、黃、白、暖與琥珀色，LED需要的電壓會根據顏色而不一樣。紅、黃、淺綠顏色的電壓是1.8V到2.4V之間，白、藍、深綠顏色的電壓是3.0到3.6V之間。LED需要的電流大多是20mA，電壓與電流的大小可以控制LED的亮度。過大的電壓與電流會燒壞LED，甚至可能會讓你聞到燒焦的味道。

LED零件有兩個針腳，使用長短來分辨正負極，長的是正極，短的是負極。如果你有一個可以裝兩顆電池的電池盒（一顆電池的電壓是1.5V），電池盒的紅色線（正極）接到LED的長針腳，黑色線（負極）接到短針腳，就可以點亮LED：

開關

開關幾乎是一種應用最多的零件，例如行動電話的電源與音量，電器設備的電源與控制，都會使用各種不同規格與尺寸的開關零件。屬於Headless的類型的嵌入式系統應用程式，也就是不需要使用者操作畫面，系統裝置通常會提供一些讓使用者執行操作的零件與設備，例如以提供可以啟動或關閉家庭防盜系統的開關。

一種常見的開關零件是「Tactile push siwtch」，通常稱為輕觸開關或微動開關，下列這個說明的圖形，為了方便說明針腳的功能，所以為它們編製1到4的號碼。1、3和2、4永遠保持連接的狀態，在沒有按下開關的時候，1和2號針腳，還有3和4號針腳都沒有連接：

按下開關的時候，1和2號針腳，還有3和4號針腳就會連接。依照下面圖型的說明，其實所有針腳都會連接。如果是一般的應用，使用1、2或3、4號針腳就可以了：

電阻

LED需要的電流大多是20mA，如果超過太多的話，就很容易燒壞LED。Raspberry Pi的3.3V最大輸出電流是50mA，使用5V的時候要更加小心，它的輸出電流是根據提供給Raspberry Pi的電源決定的，所以在連接LED的時候，不小心把3.3V接到5V，在電流過大的情況下，這個LED幾乎肯定會燒壞的。

為了讓LED可以使用久一些，應該要連接電阻限制通過的電壓與電流，不過電壓與電流也會影響LED的亮度，所以也不適合使用太大的電阻值。提供給LED使用的電阻，電阻值在220 Ohm（歐姆）到1k Ohm都可以，不過電阻值越大的話，LED的亮度就會減低很多。

電阻零件上面使用顏色標示它的電阻值，使用不同的顏色線條套用到計算電阻值的公式換算，如果你想要確認電阻值，可以在瀏覽器開啟這個網站http://www.digikey.com/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-resistor-color-code-4-band，在網頁畫面中使用下拉式選單，選擇電阻上面的顏色：

設定好電阻的顏色以後，就會自動幫你計算與顯示它的電阻值：

麵包板與麵包板連接線

為了方便為Raspberry Pi的GPIO針腳連接各種零件，通常會使用一塊麵包板，先把需要的GPIO針腳連接到麵包板，在麵包板插入LED或其它零件，再使用麵包板連接線把它們連接起來。

麵包板上面有很多洞口可以用來插入杜邦線的公頭，或是插入LED與其它零件。板子上的洞分為垂直與水平連接，下面圖型的線條穿越的洞口，在麵包板裡面都是連接在一起的：

你可以想像如果把麵包板的外殼拆掉，裡面的線路會像下面的圖型：

公/母杜邦線

Raspberry Pi提供的GPIO針腳，可以用來連接各種零件與設備，例如LED、感應器與馬達。使用零件與設備的時候，需要使用電線連接到對應的GPIO針腳。這種用來連接的電線稱為「杜邦線」，它看起來像是一條比較細一點的電線，兩端可以用來連接GPIO與用設備。

根據各種不同的用途，杜邦線有一些不同規格，常見長度有20與30公分，兩端分為公與母兩種接頭。下面圖片上方有突出針腳的是公接頭，下方沒有有突出針腳的是母接頭：

下一步

瞭解Raspberry Pi GPIO與基本零件以後，接下來準備在Raspberry Pi安裝與測試PiCommander。

後續 >> 從 Zero 開始（7）- 在 Raspberry Pi 安裝與測試 PiCommander