Maîtriser les GPIO du Raspberry Pi avec Python : Tutoriel Pas à Pas

Les broches GPIO sont une caractéristique fondamentale de tous les microcontrôleurs Raspberry Pi. Leur fonction d'entrée est particulièrement cruciale pour étendre les capacités de ce nano-ordinateur (SBC). Explorons en détail les broches GPIO du Pi et apprenons à les programmer en Python dans ce tutoriel complet.

Qu'est-ce que le GPIO et comment fonctionne-t-il ?

Figure 1 : Broches GPIO

GPIO (General Purpose Input/Output - Entrée/Sortie à Usage Général) désigne l'interface commune aux microcontrôleurs Raspberry Pi et aux SBC. Ce sont les bornes d'entrée et de sortie du Raspberry Pi Zero et des autres modules Raspberry.

C'est à travers ces broches que l'on connecte des composants électroniques tels que des émetteurs infrarouges et des moteurs. De plus, les rangées de trous de toute version de Raspbian permettent de recevoir des données de composants physiques externes : interrupteurs, modules capteurs, etc.

Il faut d'abord configurer correctement le matériel pour que les broches fonctionnent comme prévu. Ensuite, des configurations logicielles sont nécessaires pour tout modèle de Pi afin de permettre le fonctionnement des broches.

Explication du Brochage (Pinout) GPIO du Raspberry Pi

Figure 2 : Un Microcontrôleur Raspberry Pi

Sur les Raspberry Pi B+, Raspberry Pi Zero ou tout microcontrôleur sous Raspberry Pi OS, vous trouverez un connecteur à 40 broches.

Les versions antérieures étaient différentes : le Raspberry Pi Modèle B ne comptait que 26 broches.

Toutes les 40 broches GPIO du Raspberry Pi OS ont une fonction dédiée. Lors de la configuration initiale, il est impératif de bien les identifier.

Voici le détail des différents modes de broches.

Comment programmer les broches GPIO du Raspberry Pi avec Python ?

Figure 3 : Illustration du Concept de Codage Python

Ce tutoriel GPIO explore maintenant le contrôle de composants matériels via un logiciel exécuté sur le Pi à travers les broches GPIO.

Configuration Matérielle

Idéalement, un Pi Wedge est le kit de débrochage requis pour configurer le matériel de ce tutoriel GPIO. À défaut, des fils de liaison mâle-femelle permettront de réaliser les connexions vers la platine d'essai.

Vous aurez également besoin des composants suivants :

• Platine d'essai (breadboard) et rails d'alimentation
• Fils de liaison mâles et femelles
• Résistance de tirage haut (pull-up interne) et résistance de tirage bas (pull-down)
• Une résistance de 330 ohms
• Capteur infrarouge passif ou LED

Bibliothèque Python Gpiozero API

Cette bibliothèque est nécessaire pour contrôler les broches d'entrée/sortie du Raspberry Pi en Python. Inutile de consulter le répertoire Python-Projects : la plupart des composants Pi y sont déjà définis.

Comment Configurer l'API Python (RPi.GPIO)

Figure 4 : Concept du Langage Python

Avec le système d'exploitation Raspbian, la bibliothèque Python GPIO est déjà installée par défaut. Sur d'autres systèmes, des commandes spécifiques sont nécessaires pour l'installer.

Une fois Raspbian installé, importez-la en exécutant le chemin d'importation Gpiozero. L'importation est rapide, puis vous pouvez passer à l'étape suivante.

Note : Votre OS n'a pas obligatoirement besoin d'être Raspbian pour installer Python. Raspbian offre simplement un chemin direct pour configurer la bibliothèque Python.

Configuration Python

Vous aurez principalement besoin du module RPi.GPIO pour ce projet. Comme souligné, avec l'API Python (RPi.GPIO), aucun téléchargement n'est requis pour activer les broches GPIO.

Étapes de configuration

Exécutez d'abord l'instruction ci-dessous :

Ensuite, choisissez le système de numérotation de broches à utiliser :

• Broches spécifiques Broadcom (mode BCM)
• Numérotation Board (numéros physiques du connecteur)

Puis, définissez un Mode de Broche. L'exécution de la commande ci-dessous configure le mode :

Projets GPIO Raspberry Pi

Figure 5 : Raspberry Pi

Maintenant que vous maîtrisez la configuration matérielle et logicielle, avec l'outil Raspi-Config, vous pouvez réaliser divers projets. Il suffit de comprendre le tutoriel GPIO ci-dessus pour vous lancer dans l'informatique physique.

Projets possibles :

• Capteurs de mouvement infrarouge / détecteurs d'événements de mouvement
• Alarme détecteur de mouvement
• Projets Raspberry Pi Imager

Conclusion

C'est tout pour la configuration des broches d'en-tête GPIO avec divers composants externes et connexions d'entrées. Les rangées d'en-tête de broches (GPIO) font du Raspberry Pi Zero un dispositif informatique remarquable. Pour toute question sur cet outil essentiel, contactez-nous à tout moment.