라즈베리 파이 GPIO 핀아웃 완전 가이드: 기능과 사용법

라즈베리 파이는 로봇 전자 프로젝트에서 필수적인 마이크로컨트롤러입니다. 오디오 잭, 조명, 센서 등 다른 주변기기와의 호환성 덕분입니다. 이 글에서는 라즈베리 파이 GPIO 핀아웃의 특징을 자세히 다룹니다.

GPIO 핀 알아보기

그림 1: 라즈베리 파이 DIY 전자 보드

일반적으로 GPIO 헤더 핀은 디지털 컨버터이며, 켜짐 또는 꺼짐 상태 중 하나입니다. 주요 핀 목록은 다음과 같습니다.

5V 핀

라즈베리 파이에서 5V 공급 출력을 제공하는 출력 핀입니다. 주로 핀 2번과 4번입니다.

3.3V 핀

라즈베리 파이의 외부 부품에 3.3V 전원을 공급하는 것이 주 기능입니다. 핀 1번과 17번으로 표시됩니다.

GND 그라운드 핀

그라운드 연결은 전기 회로 근처에 있어 라즈베리 파이 보드가 타는 것을 방지합니다. 또한 전기 회로의 전압을 그라운드에서 측정할 수 있습니다. 그라운드 연결 GPIO 헤더 핀은 39, 34, 30, 25, 20, 14, 9, 6번입니다.

예약된 핀 (Reserved Pins)

EEPROM과 I2C 통신 등 대체 기능을 활성화하는 데 필수적입니다. 라즈베리 파이 작동에 익숙하지 않다면 어떤 기기도 연결하지 마세요. 예약 목적으로 사용되는 대체 기능 GPIO 핀은 27번과 28번입니다.

GPIO 핀이 수행하는 다양한 기능

그림 2: 집적 회로 기판 배경의 GPIO와 전자 부품

펄스 폭 변조 (PWM)

GPIO 핀은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 펄스 폭 변조에 필수적입니다. 모든 핀이 소프트웨어 PWM에 사용 가능하지만, 하드웨어 PWM에는 핀 12, 13, 18, 19만 사용됩니다.

라즈베리 파이 4의 직렬 주변 장치 인터페이스 (SPI) 핀

직렬 주변 장치 인터페이스(SPI)는 장치와 라즈베리 파이 간의 통신을 용이하게 합니다. 액추에이터와 센서 등이 해당 장치입니다.

라즈베리 파이는 마스터-슬레이브 버스 프로토콜로 통신합니다. 마스터 아웃 슬레이브 인(MOSI) 핀과 마스터 인 슬레이브 아웃(MISO) 핀이 포함됩니다. 전자는 외부 장치로 데이터를 전송하고, 후자는 외부 장치로부터 데이터를 수신합니다.

시리얼 포트를 위해 최소 5개의 GPIO 포트(MISO, MOSI, GND, CE, SCLK)가 필요합니다. CE 시리얼 포트 핀은 회로 통합을 활성화/비활성화하고, SCLK는 SPI 통신에서 클록 역할을 수행합니다.

라즈베리 파이 4의 집적 회로 간 통신 (I2C) 핀

그림 3: 라즈베리 파이 피코

I2C(Inter-Integrated Circuit) 칩셋 GPIO 핀으로 라즈베리 파이 모델의 주변 장치를 제어할 수 있습니다. 다른 필수 핀으로는 직렬 클록(SCL)과 직렬 데이터(SDA) GPIO 포트가 있습니다. 지울 수 있는 프로그래머블 읽기 전용 메모리(EEPROM) 데이터도 전송 가능합니다.

SDA를 통한 데이터 전송에는 라즈베리 파이 GPIO 커넥터 핀 2번을 사용합니다. 데이터 속도 제어에는 GPIO 3 물리적 핀을 SCL GPIO 커넥터로 사용합니다. EEPROM용으로는 GPIO 커넥터 핀 0번을 사용해 Pi의 GPIO 하드웨어에서 데이터를 전송합니다. 마지막으로 GPIO 커넥터 핀 1번은 데이터 속도 제어를 위한 추가 GPIO 핀으로 기능합니다.

라즈베리 파이 4의 UART 핀

UART(범용 비동기 수신기 송신기)에서는 순차적인 비트 단위 데이터 전송이 이루어집니다. 송신기와 수신기가 필요합니다. 이 기능에 접근 가능한 GPIO 핀은 GPIO 14와 15입니다. 전자는 송신기, 후자는 수신기 역할을 합니다.

라즈베리 파이 실행을 위한 핀아웃 확인 방법

그림 4: 라즈베리 파이 단일 보드

먼저 사용 중인 라즈베리 파이 GPIO 버전을 알아야 핀아웃을 이해할 수 있습니다. 전체 버전 목록에는 라즈베리 파이 1, 2, 3, 4가 포함됩니다.

라즈베리 파이 1

초기 라즈베리 파이 버전은 26핀 GPIO 헤더를 가집니다. 그러나 라즈베리 파이 GPIO 1의 두 번째 리비전은 GPIO 포트 번호가 다릅니다. CPU를 변경해 대체 기능을 수용했기 때문입니다.

주요 차이점은 I2C 핀의 BCM 번호가 0에서 2로, 1에서 3으로 변경되었다는 점입니다.

라즈베리 파이 2, 3, 4

모든 애드온 보드는 40핀 GPIO 헤더를 가집니다. 라즈베리 파이 2와 라즈베리 파이 3은 처음 26핀에 관해 유사합니다.

그러나 라즈베리 파이 2와 이후 버전은 기능 향상을 위한 추가 GPIO 핀을 가집니다. 예를 들어 추가 24핀은 I2C와 SPI 같은 직렬 프로토콜을 지원합니다.

색상 코드, 신호 이름, SPI 버스 핀 이름은 각 GPIO 하드웨어 부품을 식별하는 데 도움이 됩니다. 원격 GPIO 구성을 위해 이 코드들을 확인해보시기 바랍니다.

결론

라즈베리 파이는 광범위한 칩셋 GPIO 핀 목록 덕분에 가치 있는 프로덕션/어댑터 보드입니다. 모든 GPIO 드라이버 모델에 중요한 몇 가지 핀을 설명했습니다. 추가 질문이 있으시면 연락 주시면 신속히 도와드리겠습니다.