一、树莓派简介

树莓派是什么？
树莓派（Raspberry Pi）是尺寸仅有信用卡大小的一个小型电脑，您可以将树莓派连接电视、显示器、键盘鼠标等设备使用。树莓派能替代日常桌面计算机的多种用途，包括文字处理、电子表格、媒体中心甚至是游戏。并且树莓派还可以播放高至 4K 的高清视频。我们希望将树莓派推广给全世界的青少年电脑爱好者，用于培养计算机程序设计的兴趣和能力。
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目前，树莓派有很多个版本（详见附件），目前市场上主流的4B的版本，该版本根据内存的大小，有2G、4G、8G三种系列。
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针对4B的版本，其原理图如下：
rpi_MECH_4b_4p0.pdf
rpi_SCH_4b_4p0_reduced.pdf

4B版本的GPIO管脚定义如下
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电气原理图如下：
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在这个40Pin管脚中，除了12个电源类外，其余28个都是可编程的GPIO，其中部分GPIO可以复用为IIC，SPI，UART，PWM等等，可以用来驱动各种外设。

I2C接口
I2C是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。树莓派通过I2C接口可控制多个传感器和组件。它们的通信是通过SDA(数据引脚)和SCL(时钟速度引脚)来完成的。每个从设备都有一个唯一的地址，允许与许多设备间快速通信。ID_EEPROM引脚也是I2C协议，它用于与HATs通信。

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SPI接口
SPI是串行外设接口，用于控制具有主从关系的组件，采用从进主出和主进从出的方式工作，树莓派上SPI由SCLK、MOSI、MISO接口组成，SCLK用于控制数据速度，MOSI将数据从树莓派发送到所连接的设备，而MISO则相反。
SPI由于接口相对简单（只需要4根线），用途算是比较广泛，主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
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UART接口
嵌入式里面说的串口，一般是指UART口， 但是我们经常搞不清楚它和COM口的区别, 以及RS232, TTL等关系, 实际上UART,COM指的物理接口形式(硬件), 而TTL、RS-232是指的电平标准(电信号)。
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UART有4个pin（VCC, GND, RX, TX）, 用的TTL电平, 低电平为0(0V)，高电平为1（3.3V或以上）。
COM口是我们台式机上面常用的口(下图)，9个pin， 用的RS232电平, 它是负逻辑电平，它定义+5~+12V为低电平，而-12~-5V为高电平。
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在树莓派上，所有的引脚都可以实现软件PWM，而GPIO12、GPIO13、GPIO18、GPIO19可以实现硬件脉宽调制。

总结一下：
串口进行通信的方式有两种：同步通信方式和异步通信方式
SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);
I2C(INTER IC BUS：意为IC之间总线)，一（host）对多，以字节（8个位）为单位发送。
UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)， 一对一，以位为单位发送。