De Raspberry Pi is uitgegroeid tot een favoriet platform voor elektronica, educatie en snelle prototypes. Wat deze kleine computer bijzonder maakt, zijn de RPi GPIO-pinnen. Dankzij deze pinnen verbind je de Raspberry Pi met de echte wereld. Denk aan eenvoudige schakelaars, slimme sensoren of zelfs motoren. GPIO staat voor General Purpose Input/Output en vormt de spil van projecten waarin hardware en software samenkomen. Deze gids legt uit wat GPIO-pinnen zijn, hoe je ze gebruikt en waar je op moet letten. Of je nu voor het eerst met de Raspberry Pi werkt of al wat ervaring hebt, deze uitleg helpt je om het maximale uit je projecten te halen.
De basis van GPIO
GPIO-pinnen zijn aansluitpunten die digitale signalen kunnen ontvangen of verzenden. Je gebruikt ze bijvoorbeeld om een drukknop te lezen of een LED aan te sturen. De Raspberry Pi bepaalt via software of een pin als input of output fungeert.
Niveaus van de GPIO
Elke RPI GPIO-pin heeft twee logische niveaus: hoog, wat neerkomt op ongeveer 3,3 volt, of laag, wat gelijk is aan 0 volt. Naast deze basisfunctie kunnen sommige pinnen extra rollen vervullen, zoals communicatie via I²C, SPI of UART, of het regelen van spanningspulsen via PWM. Dat maakt de GPIO-header veelzijdig, maar ook gevoelig voor fouten. GPIO-pinnen werken namelijk op 3,3 volt. Sluit je per ongeluk een 5V-signaal aan, dan riskeer je blijvende schade aan de Pi. Voor wie met 5V-componenten werkt, is een logicaniveau-omzetter een must.
De GPIO-header en zijn indeling
Nieuwere Raspberry Pi-modellen zoals de 3, 4 en 5 hebben standaard een 40-pins GPIO-header. Oudere modellen, zoals de eerste Raspberry Pi Model B, hebben slechts 26 pinnen. Toch is er geen probleem met compatibiliteit: de eerste 26 pinnen van het nieuwe model zijn identiek aan die van het oude.
Op de header vind je meer dan alleen GPIO’s. Ook voedingspinnen van 3,3V en 5V, aardingspunten en speciale communicatiepinnen maken deel uit van de reeks. Elke pin heeft een specifieke functie of kan die krijgen via software. De verwarring ontstaat vaak door de dubbele nummering. De fysieke nummering telt van 1 tot 40 in volgorde op de header. De BCM-nummering volgt daarentegen de interne logica van de Broadcom-chip. Deze noemt pinnen bijvoorbeeld GPIO17 of GPIO22. Omdat deze twee systemen niet overeenkomen, gebruiken veel mensen een referentiekaart of online pinout-diagram. Dit maakt het eenvoudig om de juiste pin te vinden.
Wat kun je doen met GPIO op de RPi?
Met GPIO, ook wel bekend als GPIO RPi, koppel je digitale besturing aan tastbare toepassingen. Je Raspberry Pi leest signalen van buiten, of stuurt juist iets aan. Denk aan een bewegingssensor die een alarm triggert, een knop die een lamp aanzet, of een scherm dat data toont.
Je leest bijvoorbeeld de status van een sensor of een knop. Zodra een signaal binnenkomt, verwerkt je software deze informatie direct. Aan de andere kant kun je een GPIO-pin ook gebruiken om een signaal naar buiten te sturen. Hiermee zet je bijvoorbeeld een LED aan of activeer je een relais dat een motor inschakelt.
Daarnaast zijn er communicatieprotocollen zoals I²C, SPI en UART. Hiermee praat je met andere apparaten via dezelfde pinnen. Dit bespaart ruimte en maakt grotere, complexere schakelingen mogelijk. Je kunt meerdere sensoren aansluiten zonder extra pinnen te gebruiken, zolang ze dezelfde bus delen.
GPIO’s maken zo slimme interacties mogelijk met een minimaal aantal onderdelen. Of je nu een automatisch bewateringssysteem bouwt of een digitale thermometer. De GPIO’s bieden de basis.
Veilig en slim werken met GPIO
Hoewel GPIO veel vrijheid biedt, vraagt het ook om zorgvuldigheid. Eén verkeerde aansluiting kan je Raspberry Pi beschadigen. Waar je op moet letten?
- De spanning van GPIO ligt op 3,3 volt. Alles wat hoger is, vormt een risico. Gebruik je componenten die 5V-signalen geven, dan heb je een spanningsomzetter nodig. Die beschermt je GPIO’s.
- Ook stroom is een punt van aandacht. Elke GPIO-pin levert slechts een kleine hoeveelheid stroom, gemiddeld zo’n 16 milliampère. Het totale maximum ligt rond de 50 milliampère. Dat is voldoende voor een LED of een piezo-buzzer, maar niet voor motoren of grotere modules. Gebruik daarom altijd weerstanden en schakelcomponenten zoals transistors of relais als je zwaardere lasten wilt aansturen.
- Daarnaast is het slim om zwevende signalen te vermijden. Een pin zonder ingangssignaal kan ‘zweven’ tussen hoog en laag. Door interne pull-up of pull-down weerstanden in te schakelen, voorkom je dat probleem. De Raspberry Pi ondersteunt dat softwarematig voor veel pinnen.
- Een ander aandachtspunt is de fysieke opbouw van je schakeling. Gebruik een breadboard om verbindingen netjes te leggen. Dat voorkomt losse draden en verkleint de kans op kortsluiting. Voor grotere toepassingen kun je uitbreidingsborden gebruiken, de zogeheten HATs. Die klikken direct op de GPIO-header en zorgen voor een stabiele verbinding.
- Tot slot: houd rekening met de opstarttoestand van pinnen. Sommige pinnen staan standaard ‘hoog’ of ‘laag’ bij het opstarten. Dat kan onverwachte effecten hebben op aangesloten apparaten. Check de officiële documentatie van jouw Raspberry Pi-model om te zien hoe elke pin zich gedraagt tijdens de bootfase.
GPIO-pinnen maken het mogelijk
GPIO-pinnen geven de Raspberry Pi zijn kracht. Ze maken het mogelijk om software te laten reageren op de wereld om ons heen. Of je nu een simpel LED-project bouwt of een geavanceerd domoticasysteem, GPIO is je startpunt. Wie weet hoe hij GPIO’s veilig en slim inzet, opent de deur naar eindeloze creatieve projecten. Van lesmateriaal tot slimme installaties: alles begint met één pin.