라즈베리파이5 GPIO 40핀 헤더 기능 뜯어보기

라즈베리파이 5는 단순한 소형 컴퓨터를 넘어서, 하드웨어와 소프트웨어를 연결하는 강력한 플랫폼으로 자리 잡고 있습니다. 그 중심에는 바로 GPIO(General Purpose Input/Output), 즉 범용 입출력 핀이 있습니다. 라즈베리파이 5의 40핀 GPIO 헤더는 작은 보드 위에 규칙적으로 배열된 핀들로, 각 핀은 디지털 신호를 읽거나 쓰고, 다양한 전자 장치나 센서, 모듈과의 직접적인 통신을 가능하게 만듭니다.

 

GPIO의 매력은 단순함에서 출발합니다. 특정 핀에 전압을 주면 “1”, 전압이 없으면 “0”으로 읽히며, 반대로 원하는 핀에 신호를 주어 LED를 켜거나 모터를 돌리는 등의 출력을 제어할 수 있습니다. 이 간단한 논리가 프로그래밍과 결합될 때, 우리는 단순한 버튼에서부터 복잡한 로봇 제어, IoT(사물인터넷) 기기, 스마트 홈 프로젝트까지 수많은 창의적인 작업을 할 수 있게 됩니다.

 

특히 라즈베리파이 5의 GPIO는 이전 세대에 비해 더욱 안정적이고 고성능으로 업그레이드되었으며, SPI, I²C, UART 같은 다양한 통신 프로토콜도 지원합니다. 이는 단순한 입출력 제어를 넘어서, 복잡한 외부 장치와의 통합까지도 가능하게 한다는 점에서 매우 중요합니다.

 

이 글에서는 라즈베리파이 5의 40핀 GPIO 헤더가 가진 각 핀의 기능과 역할을 하나하나 뜯어보고, 초보자도 이해할 수 있도록 구조적이고 명확하게 설명해 보겠습니다. GPIO의 기본 개념과 중요성을 이해하고 나면, 단순한 취미를 넘어, 진정한 디지털 제작자의 길로 나아가는 문이 열릴 것입니다. 이 여정을 함께 시작해봅시다.

 

라즈베리파이5 GPIO 40핀 헤더 GPIO 자세히 살펴보기  

 

이 그래픽은 라즈베리파이 5의 연결 핀아웃을 보여주며, 기본 장치 트리 오버레이가 있는 기본 구성입니다. 기본 구성은 대부분 아래 표의 'F1'과 일치합니다.

 

 

 

 

 

다이어그램은 변경될 수 있으며 아직 출시되지 않은 제품을 참조하므로 '초안' 버전으로 간주될 수 있습니다.

 

 

Raspberry Pi 5 Pinouts including GPIO for the 40 Pin Header

 

 

다이어그램에서 다루는 헤더는 다음과 같습니다:

 

• J8 GPIO 헤더, 기본 40핀 gpio.
• J14 PoE
• J2 전원 스위치(공식적으로 확인되지 않음, 대신 RTC 배터리와 관련이 있을 수 있음)
• J7 컴포지트 비디오(더 이상 오디오 잭에 없음)
• J17 팬 헤더(PWM 제어 및 속도 감지 가능)

 

이에 대한 무료 문서는 다음 RP1 문서입니다: RP1 데이터시트 - 주변 장치 컨트롤러 데이터시트 초안, 이제 Pi의 입력/출력이 자체 GPIO가 있는 RP1에서 처리됩니다.

 

다음은 해당 문서에서 발췌한 내용입니다:

 

RP1에는 28개의 다기능 범용 입력/출력 핀이 있어 표준 라즈베리파이 40핀을 구현하는 데 사용할 수 있습니다. GPIO 커넥터를 구현할 수 있습니다. GPIO 핀은 RP1에 전원이 공급되는 경우 최대 5V, 전원이 공급되지 않는 경우 3.63V를 견딜 수 있습니다.

 

핀은 단일 전기 뱅크(VDDIO0)에 있습니다. GPIO 뱅크(IO_BANK0)는 1.8V 또는 3.3V에서 전원을 공급받을 수 있습니다. 인터페이스 타이밍은 3.3V로 지정되어 있습니다. 각 핀은 소프트웨어 또는 기타 여러 기능 블록을 통해 직접 제어할 수 있습니다.

 

뱅크는 다음과 같은 기능을 지원합니다: 

 

• 5 × UART - 6 × SPI - 4 × I2C
• 2 × I2S - 1× 클록 생산자 인스턴스, 1× 클록 소비자 인스턴스.
• RIO 등록된 IO 인터페이스
• 24비트 DPI 출력
• 4채널 PWM 출력
• AUDIO_OUT
• 스테레오 PWM 오디오 출력
• GPCLK - 범용 클럭 입력 및 출력
• 4비트 인터페이스가 있는 eMMC/SDIO 버스
• 핀 레벨 또는 엣지 트랜지션에서 인터럽트 생성 

 

기능 블록과 GPIO 핀의 위치는 라즈베리 파이 4 모델 B의 40핀 헤더에 있는 사용자 대면 기능과 일치하도록 선택되었습니다. 핀 헤더의 사용자 대면 기능과 일치하도록 선택되었습니다. -- 이전 라즈베리 파이 모델과 마찬가지로 GPIO는 여러 기능을 가질 수 있으며, 다음은 각 GPIO의 다양한 기능에 대한 표입니다. 

 

	Function
GPIO	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9
0	SPI0_SIO[3]	DPI_PCLK	UART1_TX	I2C0_SDA	SYS_RIO[0]	PROC_RIO[0]	PIO[0]	SPI2_CSn[0]
1	SPI0_SIO[2]	DPI_DE	UART1_RX	I2C0_SCL	SYS_RIO[1]	PROC_RIO[1]	PIO[1]	SPI2_SIO[1]
2	SPI0_CSn[3]	DPI_VSYNC	UART1_CTS	I2C1_SDA	UART0_IR_RX	SYS_RIO[2]	PROC_RIO[2]	PIO[2]	SPI2_SIO[0]
3	SPI0_CSn[2]	DPI_HSYNC	UART1_RTS	I2C1_SCL	UART0_IR_TX	SYS_RIO[3]	PROC_RIO[3]	PIO[3]	SPI2_SCLK
4	GPCLK[0]	DPI_D[0]	UART2_TX	I2C2_SDA	UART0_RI	SYS_RIO[4]	PROC_RIO[4]	PIO[4]	SPI3_CSn[0]
5	GPCLK[1]	DPI_D[1]	UART2_RX	I2C2_SCL	UART0_DTR	SYS_RIO[5]	PROC_RIO[5]	PIO[5]	SPI3_SIO[1]
6	GPCLK[2]	DPI_D[2]	UART2_CTS	I2C3_SDA	UART0_DCD	SYS_RIO[6]	PROC_RIO[6]	PIO[6]	SPI3_SIO[0]
7	SPI0_CSn[1]	DPI_D[3]	UART2_RTS	I2C3_SCL	UART0_DSR	SYS_RIO[7]	PROC_RIO[7]	PIO[7]	SPI3_SCLK
8	SPI0_CSn[0]	DPI_D[4]	UART3_TX	I2C0_SDA	SYS_RIO[8]	PROC_RIO[8]	PIO[8]	SPI4_CSn[0]
9	SPI0_SIO[1]	DPI_D[5]	UART3_RX	I2C0_SCL	SYS_RIO[9]	PROC_RIO[9]	PIO[9]	SPI4_SIO[0]
10	SPI0_SIO[0]	DPI_D[6]	UART3_CTS	I2C1_SDA	SYS_RIO[10]	PROC_RIO[10]	PIO[10]	SPI4_SIO[1]
11	SPI0_SCLK	DPI_D[7]	UART3_RTS	I2C1_SCL	SYS_RIO[11]	PROC_RIO[11]	PIO[11]	SPI4_SCLK
12	PWM0[0]	DPI_D[8]	UART4_TX	I2C2_SDA	AUDIO_OUT_L	SYS_RIO[12]	PROC_RIO[12]	PIO[12]	SPI5_CSn[0]
13	PWM0[1]	DPI_D[9]	UART4_RX	I2C2_SCL	AUDIO_OUT_R	SYS_RIO[13]	PROC_RIO[13]	PIO[13]	SPI5_SIO[1]
14	PWM0[2]	DPI_D[10]	UART4_CTS	I2C3_SDA	UART0_TX	SYS_RIO[14]	PROC_RIO[14]	PIO[14]	SPI5_SIO[0]
15	PWM0[3]	DPI_D[11]	UART4_RTS	I2C3_SCL	UART0_RX	SYS_RIO[15]	PROC_RIO[15]	PIO[15]	SPI5_SCLK
16	SPI1_CSn[2]	DPI_D[12]	MIPI0_DSI_TE	UART0_CTS	SYS_RIO[16]	PROC_RIO[16]	PIO[16]
17	SPI1_CSn[1]	DPI_D[13]	MIPI1_DSI_TE	UART0_RTS	SYS_RIO[17]	PROC_RIO[17]	PIO[17]
18	SPI1_CSn[0]	DPI_D[14]	I2S0_SCLK	PWM0[2]	I2S1_SCLK	SYS_RIO[18]	PROC_RIO[18]	PIO[18]	GPCLK[1]
19	SPI1_SIO[1]	DPI_D[15]	I2S0_WS	PWM0[3]	I2S1_WS	SYS_RIO[19]	PROC_RIO[19]	PIO[19]
20	SPI1_SIO[0]	DPI_D[16]	I2S0_SDI[0]	GPCLK[0]	I2S1_SDI[0]	SYS_RIO[20]	PROC_RIO[20]	PIO[20]
21	SPI1_SCLK	DPI_D[17]	I2S0_SDO[0]	GPCLK[1]	I2S1_SDO[0]	SYS_RIO[21]	PROC_RIO[21]	PIO[21]
22	SDIO0_CLK	DPI_D[18]	I2S0_SDI[1]	I2C3_SDA	I2S1_SDI[1]	SYS_RIO[22]	PROC_RIO[22]	PIO[22]
23	SDIO0_CMD	DPI_D[19]	I2S0_SDO[1]	I2C3_SCL	I2S1_SDO[1]	SYS_RIO[23]	PROC_RIO[23]	PIO[23]
24	SDIO0_DAT[0]	DPI_D[20]	I2S0_SDI[2]	I2S1_SDI[2]	SYS_RIO[24]	PROC_RIO[24]	PIO[24]	SPI2_CSn[1]
25	SDIO0_DAT[1]	DPI_D[21]	I2S0_SDO[2]	AUDIO_IN_CLK	I2S1_SDO[2]	SYS_RIO[25]	PROC_RIO[25]	PIO[25]	SPI3_CSn[1]
26	SDIO0_DAT[2]	DPI_D[22]	I2S0_SDI[3]	AUDIO_IN_DAT0	I2S1_SDI[3]	SYS_RIO[26]	PROC_RIO[26]	PIO[26]	SPI5_CSn[1]
27	SDIO0_DAT[3]	DPI_D[23]	I2S0_SDO[3]	AUDIO_IN_DAT1	I2S1_SDO[3]	SYS_RIO[27]	PROC_RIO[27]	PIO[27]	SPI1_CSn[1]

 

 

 

각 GPIO는 한 번에 하나의 기능만 선택할 수 있습니다. 마찬가지로, 각 주변 장치 입력(예: I2C3_SCL)은 한 번에 하나의 GPIO에서만 선택해야 합니다. 동일한 주변기기 입력이 여러 GPIO에 연결된 경우 주변기기는 이러한 GPIO 입력의 논리적 OR을 인식합니다. 이 목록에 명명된 함수가 없는 함수 선택은 예약되어 있습니다. 

 

문서 참고는 엘리먼트14