树莓派GPIO(通用输入输出)讲解

目前为止，我们已经学习了Python语言的数据类型，控制（if,else)和循环（for, while)语句，可以说Python编程语言我们已经入门了，当然还有很多编程知识需要学习，比如对象，图像界面（GUI)，网络通信等等。但目前的知识已经可以让我们使用Python编写简单程序了。我们先放下Python，开始学习树莓派最好玩的部分GPIO(通用输入输出）。

I/O（输入输出）-计算机和外部世界沟通的窗口

仅通过Python语言，我们编写的程序只能在计算机内部运行，没有办法控制计算机外面的任何事物，也没法读取外部时间的任何变化，所以计算机都设计了输入与输出模块（Input/Output)。通过输入(Input)，计算机可以读取各种传感器的数值，每个电脑的鼠标和键盘就是最基本的输入设备。而输出(Output)则可以通过指令或信号控制外部的设备，比如显示器，电机等。如果你看过”终结者“系列电影，里面的机器人外形和真人一样，输入设备是他的眼睛（摄像头），而输出则控制这个机器人的行动。

树莓派给了大家直观理解I/O的机会，他的I/O是一排引脚(英文叫Pin)，叫做GPIO，不同型号的树莓派引脚数不同，比如我用的3B+的GPIO共有40个引脚，每个引脚的用处不同，我们必须按树莓派的定义去使用各个引脚。下图显示了GPIO在树莓派电路板的位置和各个引脚的定义（原图片来自https://github.com/raspberrypi/documentation/blob/master/usage/gpio/images/GPIO-Pinout-Diagram-2.png）

当没有文档在手边时，我们也可以运行命令”pinout"查看自己树莓派GPIO的引脚定义.

当树莓派启动后，GPIO的引脚都是默认设置为输入（Input)，我们需要通过指令改变需要的引脚为输出(Output)来控制外部设备。树莓派的引脚有多种用途，我们这里只介绍最简单的输入（读取）和输出（控制）。

严重警告：当我们使用GPIO时需要特别小心，千万不要让两个引脚直接连接，这有可能造成短路从而烧毁树莓派。

电压和二进制

树莓派的工作电压是3.3V，虽然有2个引脚提供了5V的电源，但我们接下来的学习中都使用3.3V的电源，引脚标注为GND的是0V，就是我们常说的接地电压。3.3V和0V或GND分别表示二进制的1和0。所以当某个引脚设置为输出模式(Output)，输出为1时，该引脚的电压就是3.3V，输出0时该引脚电压为0V。

明白了GPIO的基本知识，我们就可以通过Python程序来通过GPIO控制外部的设备了，下一讲我们看看如何控制发光二极管。