Raspberry Pi 4 là gì? sơ đồ chân, tính năng và ngoại vi của – Blog Mecsu

Raspberry pi 4 là một máy tính cỡ nhỏ sử dụng hệ điều hành Linux. Đây là loại máy tính cỡ nhỏ được sử dụng chủ yếu để chạy các chương trình lớn nhằm đạt tín hiệu đầu ra nhanh chóng.

Raspberry Pi 4 B+ (RP4) là mô hình cuối cùng được phát triển bởi công ty, có tất cả các hệ thống truyền thông có dây và không dây mới nhất được yêu cầu sử dụng trong hầu hết các dự án điều khiển thông minh.

Raspberry Pi 4 là vi xử lý 4 lõi và có ba phiên bản khác nhau có ba dung lượng RAM khác nhau. Pi 4 sử dụng mini HDMI và hỗ trợ hai cổng cho hai màn hình 4K.

Cấu hình chân Raspberry Pi

Mô tả chân Raspberry Pi

Bây giờ hãy tìm hiểu cách bố trí chân. Các mô tả chân là giống nhau cho tất cả các phiên bản:

Raspberry Pi 4 có thể sử dụng trong hệ thống nhúng bên ngoài để giao tiếp tín hiệu. Có tổng cộng 40 chân , trong đó 28 chân là chân GPIO và các chân còn lại là chân nguồn.

Các chân GPIO không chỉ thực hiện các chức năng I / O đơn giản mà còn hỗ trợ giao thức UART, SPI và I 2 C. Các giao thức này dành riêng cho mọi chân và tất cả chức năng của chúng được thảo luận dưới đây:

Chân cấp nguồn

Power In: Trong Raspberry pi, có hai cách cấp nguồn, một là từ cổng nguồn USB-C và thứ hai là từ các chân 5V. Chân 5V được kết nối trực tiếp với cổng adapter USB-C.

Đầu vào ở chân 5V phải ổn định và theo đúng thông số kỹ thuật. Trong trường hợp có điện áp cao hơn, thiết bị có thể bị cháy.

Các chân đầu vào 5V sẽ không có cầu chì và bộ điều chỉnh điện áp khi được sử dụng làm đầu vào cấp nguồn, do đó nguồn điện 5V phải theo đúng thông số kỹ thuật để tránh hư hại. Chân đầu vào cấp nguồn cho Raspberry Pi 4 được cung cấp bên dưới:

• Từ chân 2 đến 6 -> + 5V
• Chân 6 —-> GND

Power Out: Có hai loại chân nguồn ra trong Raspberry pi 4 là 3V3 và 5V. 5V được kết nối trực tiếp với cổng USB nhưng 3V3 được kết nối thông qua bộ điều chỉnh điện áp cho ra đầu ra 3V ổn định. Tất cả các chân nguồn ra được cung cấp bên dưới:

• 3V3 – Chân 1, chân 17
• 5V – Chân 2, chân 6

Ground: Raspberry Pi 4 có nhiều chân ground được kết nối bên trong và các chân này này có thể làm điểm nối đất chung cho nguồn điện hoặc thiết bị bên ngoài. Danh sách các chân ground được đưa ra dưới đây:

• Chân 6
• Chân 9
• Chân 14
• Chân 20
• Chân 25
• Chân 30
• Chân 34
• Chân 39

Chân I/O digital

Hầu hết mọi thiết bị đều cần các chân đầu vào và đầu ra để giao tiếp. Trong thiết bị này có 28 chân GPIO được sử dụng làm đầu vào và đầu ra digital. Các chân GPIO trong bộ điều khiển có một số giá trị mặc định.

Các chân GPIO từ 0-9 sẽ ở trạng thái logic cao và từ 10 trở lên các chân sẽ ở trạng thái logic thấp. Tất cả các chân đó trong Raspberry Pi 4 đều được cung cấp bên dưới:

• GPIO0 – Chân 27
• GPIO1 – Chân 28
• GPIO2 – Chân 3
• GPIO3 – Chân 5
• GPIO4 – Chân 7
• GPIO5 – Chân 29
• GPIO6 – Chân 31
• GPIO7 – Chân 26
• GPIO8 – Chân 24
• GPIO9 – Chân 21
• GPIO10 – Chân 19
• GPIO11 – Chân 23
• GPIO12 – Chân 32
• GPIO13 – Chân 33
• GPIO14 – Chân 8
• GPIO15 – Chân 10
• GPIO16 – Chân 36
• GPIO17 – Chân 11
• GPIO18 – Chân 12
• GPIO19 – Chân 35
• GPIO20 – Chân 38
• GPIO21 – Chân 40
• GPIO22 – Chân 15
• GPIO23 – Chân 16
• GPIO24 – Chân 18
• GPIO25 – Chân 22
• GPIO26 – Chân 37
• GPIO27 – Chân 13

Tất cả các chân GPIO trong Raspberry Pi 4 không có chức năng đầu vào-đầu ra. Mỗi chân GPIO có thể thực hiện các chức năng khác thông qua lập trình.

Module giao tiếp dữ liệu nối tiếp Raspberry Pi

Các chân UART trong Raspberry Pi

Có nhiều giao thức nối tiếp và UART là một trong số đó. Nó khá phổ biến vì có hệ thống giao tiếp đơn giản và phụ thuộc vào hầu hết các phần mềm. Có nhiều chân giao tiếp UART trong Raspberry pi 4 được đưa ra bên dưới:

• TXD1 – GPIO14 – Chân 8
• RXD1 – GPIO15 – Chân 10
• TXD2 – GPIO0 – Chân 27
• RXD2 – GPIO1 – Chân 28
• TXD3 – GPIO5 – Chân 29
• RXD3 – GPIO4 – Chân 7
• TXD4 – GPIO8 – Chân 24
• RXD4 – GPIO9 – Chân 21
• TXD5 – GPIO12 – Chân 32
• RXD5 – GPIO13 – Chân 33

Chân giao tiếp SPI

Một số thiết bị sử dụng giao thức SPI và nó giúp điều khiển nhiều thiết bị bằng cách sử dụng 1 đường truyền dữ liệu duy nhất. Trong Raspberry pi 4 có nhiều chân SPI được sử dụng cho giao tiếp SPI . Chân SPI của Raspberry Pi 4 được cung cấp bên dưới:

• SPI3 CEO N – GPIO0 – Chân 27
• SPI3 MISO – GPIO1 – Chân 28
• SPI3 MOSI – GPIO2 – Chân 3
• SPI3 SCLK – GPIO3 – Chân 5
• SPI4 CEO N – GPIO4 – Chân 7
• SPI4 MISO – GPIO5 – Chân 29
• SPI4 MOSI – GPIO6 – Chân 31
• SPI4 SCLK – GPIO7 – Chân 26
• SPI0 CE1 N – GPIO8 – Chân 24
• SPI0 CE0 N – GPIO9 – Chân 21
• SPI0 MISO – GPIO10 – Chân 19
• SPI0 MOSI – GPIO11 – Chân 23
• SPI5 CEO N / SPI0 SCLK – GPIO12 – Chân 32
• SPI5 MISO – GPIO13 – Chân 33
• SPI5 MOSI – GPIO14 – Chân 8
• SPI5 SCLK – GPIO15 – Chân 10
• CTS0 – GPIO16 – Chân 36
• RTS0 – GPIO17 – Chân 11
• SPI6 CEO N – GPIO18 – Chân 12
• SPI6 MISO – GPIO19 – Chân 35
• SPI6 MOSI – GPIO20 – Chân 38
• SPI6 SCLK – GPIO21 – Chân 40

Chân giao tiếp I 2 C

Raspberry Pi 4 có hỗ trợ giao thức I2C. Là giao thức được sử dụng ở một số cảm biến và động cơ. Tất cả các chân này được đưa ra bên dưới:

• SDA0 / SDA6 – GPIO0 – Chân 27
• SCL0 / SCL6 – GPIO1 – Chân 28
• SDA1 / SDA3 – GPIO2 – Chân 3
• SCL1 / SCL3 – GPIO3 – Chân 5
• SDA3 – GPIO4 – Chân 7
• SCL3 – GPIO5 – Chân 29
• SDA4 – GPIO6 – Chân 31
• SCL4 – GPIO7 – Chân 26
• SDA4 – GPIO8 – Chân 24
• SCL4 – GPIO9 – Chân 21
• SDA5 – GPIO10 – Chân 19
• SCL5 – GPIO11 – Chân 23
• SDA5 – GPIO12 – Chân 32
• SCL5 – GPIO13 – Chân 33
• SDA6 – GPIO22 – Chân 15
• SCL6 – GPIO23 – Chân 16

Các chân GPIO PWM

Để tạo ra tín hiệu đầu ra xung mong muốn Raspberry Pi 4 có một số chân PWM. Các chân này cấp dữ liệu trực tiếp cho các thiết bị ngoại vi điện áp thấp. Để tạo ra tín hiệu đầu tiên các chân phải được lập trình trước. Tất cả các chân PWM được đưa ra bên dưới:

• PWM0 – GPIO12 – Chân 32
• PWM1 – GPIO13 – Chân 33
• PWM0 – GPIO18 – Chân 12
• PWM1 – GPIO19 – Chân 35

Các chân SDIO Raspberry Pi

Trong Raspberry Pi 4 có một khe cắm thẻ SD nhưng các cgaab GPIO cũng hỗ trợ khả năng tương thích với thẻ SD. Chân SDIO trên thiết bị có thể được sử dụng cho thẻ SD khi có ứng dụng yêu cầu:

• SD0CLK / SD1 CLK – GPIO22 – Chân 15
• SD0 CMD / SD1 CMD – GPIO23 – Chân 16
• SD0 DATA0 / SD1 DAT0 – GPIO24 – Chân 18
• SD0 DAT1 / SD1 DAT1 – GPIO25 – Chân 22
• SD1 DAT2 / SD1 DAT2 – GPIO26 – Chân 37
• SD0 DAT3 / SD1 DAT3 – GPIO27 – Chân 13

Có thể tham khảo bài viết sau:

• Sự khác biệt giữa các thế hệ Raspberry Pi
• Sự khác biệt giữa Raspberry Pi và Arduino

Các tính năng và thông số kỹ thuật của Raspberry Pi 4

CPU Quad-core Cortex-A72 (64-bit) @ 1.5GHz GPU H264 (1080p60 decode, 1080p30 encode) OpenGL ES 3.0 graphics, H.265 (4kp60 decode) RAM 1GB, 2GB, 4GB. Dải điện áp hoạt động 5V với dòng tối thiểu 3A CỔNG GPIO 28 chân I / O LAN Có PoE Cho phép WIFI Có Bluetooth 5.0 Thẻ SD Có HDMI 2 Cổng Màn hình 4k (mini-HDMI) PWR Exp Header Không có Nguồn cấp Giắc cắm nguồn DC, Cổng USB-C mini Kết nối mở rộng 40 chân (SPI, I 2 C, LCD, UART, PWM, SDIO) USB 2 × 2.0, 2 × 3.0 Máy ảnh CSI Display DSI Nhiệt độ hoạt động 0-50 độ

Ứng dụng Raspberry Pi

• Raspberry Pi có thể được sử dụng trong tự động hóa trong nhà.
• Có thể được sử dụng làm máy chủ cho một mạng nhỏ.
• Trong lĩnh vực robot và các hệ thống nhúng khác.

Mô tả bảng mạch Raspberry pi 4

Có hỗ trợ nhiều ngoại vi có thể được sử dụng:

Hỗ trợ các giao thức hiện đại

Raspberry Pi 4 có nhiều hệ thống liên lạc hiện đại. Nó có WiFi bên trong và Bluetooth để giao tiếp dữ liệu không dây. Có thể được sử dụng bên trong hệ thống ở bất cứ đâu mà không có bất kỳ sự xung đột nào.

Pi chuyển đổi dữ liệu dễ dàng trong cùng một mạng do có WiFi. Thiết bị cũng có hỗ trợ mạng LAN trong trường hợp không có WiFi và là mạng truyền thông có dây.

• LAN – Gigabyte Ethernet
• Bluetooth – 5.0
• WiFi – 2.4 với tốc độ 5GHz

Tính năng giao diện HDMI Rpi

Trong các thiết bị Pi trước đây, chỉ có một cổng HDMI và có đồ họa thấp, nhưng trong mẫu mới nhất có hai cổng HDMI mini có thể được sử dụng cùng lúc cho nhiều màn hình máy tính để bàn. Cả hai cổng đều cung cấp chế độ xem 4K ULTRA HD cho người dùng.

• GPU SPECS – H264 (1080p60 decode, 1080p30 encode) OpenGL ES 3.0 graphics, H.265 (4kp60 decode)

Các thiết bị ngoại vi chính khác

USB: Có bốn cổng USB trong Raspberry Pi 4. Hai cổng hỗ trợ 2.0 nhưng hai cổng còn lại là 3.0. USB 3.0 này cho phép người dùng truyền dữ liệu nhanh.

PoE Header: Do việc phổ biến sử dụng Raspberry Pi trong IoT và các dự án thông minh khác, PoE Header cũng đã xuất hiện trong Pi. PoE là một bo mạch cho phép người dùng cấp điện cho thiết bị thông qua Ethernet Wire. Trong trường hợp dùng PoE, một PoE HAT bên ngoài sẽ được yêu cầu.

Máy ảnh: Thiết bị có hỗ trợ máy ảnh. Có một cổng máy ảnh MIPI CSI 2-lane có thể được sử dụng để kết nối pi trực tiếp với máy ảnh và sử dụng mà không cần các giao tiếp thứ ba nào.

Màn hình: Raspberry Pi 4 có thể được kết nối với màn hình LCD bên ngoài. Không sử dụng header mở rộng để giao tiếp với màn hình LCD như các thiết bị khác. Nó có một cổng MIPI DSI 2-lane riêng biệt có thể được sử dụng để giao tiếp với màn hình LCD tương thích bên ngoài.

Âm thanh: Dữ liệu âm thanh có thể được truyền từ pi đến thiết bị display thông qua HDMI nhưng nó có một cổng âm thanh 4 cực riêng biệt có thể được sử dụng để gửi và nhận tín hiệu âm thanh. Tín hiệu từ thiết bị có thể được sử dụng bởi chương trình bên trong hoặc các thiết bị khác kết nối ở header mở rộng.

THẺ SD: Đây là phần cần thiết nhất của Raspberry Pi. Hệ điều hành của Pi sẽ được lưu trong thẻ SD và sau đó được sử dụng thông qua khe cắm Thẻ SD.

Sơ đồ 2D Raspberry Pi

Hai hình này là sơ đồ mô hình 2D vật lý của RPi. Bạn có thể cần tham khảo cho thiết kế bảng mạch PCB.

>>> Mời anh em xem thêm

• Vi điều khiển ATMega32
• Vi điều khiển PIC16F887
• Bảng mạch vi điều khiển STM32F4