Почему контакты Pi GPIO используют / дают 3,3 В, а не 5 В?

26

Я давно знаю, что люди НЕ должны ставить более 3,3 В на контакты GPIO. Они также выдают 3,3 В при высоком уровне.

Я провел некоторое исследование, и, кажется, никто не удосужился спросить. Почти все они говорят о максимальном токе.

Если я подаю на Pi напряжение 5 В, почему выводы GPIO не допускают 5 В?

Контакты Arduino более или менее следуют напряжению на входе (или V CC ). Если это модель 5 В, контакты используют 5 В. Если это 3.3В модель, она использует 3.3В. Все, что выше этих, более или менее поджарит.

Я, наверное, должен спросить Broadcom об этом.

gpio power PNDA
источник
Как указывает Джоан, утверждение «контакты Arduino более или менее следуют за входными напряжениями» неверно. Входные напряжения Arduino являются переменными, а контакты регулируются. Для модели 5 В для правильного функционирования необходимо использовать вход не менее 5 В. Также стоит отметить, что MC! = SoC, хотя есть сходства, и последний термин является своего рода неоднозначным / концептуальным.
Златовласка
@goldilocks уточнил. Я имел в виду VCC.
PNDA
2
«Если я подаю на Pi напряжение 5 В, почему выводы GPIO не допускают 5 В?» - По той же причине Arduino GPIO не 12V терпимые , даже если питание от платы с 1.
JimmyB
1
Я думаю, что название и контент были слишком оптимизированы для SEO.
PNDA

Ответы:

30

Чипы ATMega уточняйте Operating Voltage: ̶ 1.8 - 5.5V. Если вы читаете глубже, скорость работы зависит от напряжения. Они работают при 3,3 В, но вы должны ограничить тактовую частоту. ArduinoКоманда предположительно выбрал 5V из-за доступности систем , которые используют это (наследство TTL).

SOC, используемый на Pi, работает на 3,3 В (и также требует пару более низких напряжений). Это на несколько порядков сложнее, чем у ATMega, и они работают на значительно более высоких скоростях (~ 1 ГГц против 16 МГц). Как и большинство сложных систем, работающих при более низком напряжении, позволяет работать с более высокой скоростью при более низком потреблении энергии (и, следовательно, тепла).

Я подозреваю, что процессорная часть и графический процессор работают от источника питания 1,8 В и 1,2 В, а 3,3 В - для периферийных устройств. SD-карта также работает на 3,3 В.

Pi (особенно более поздние модели) имеют сложные силовые преобразователи, которые обеспечивают много напряжений, необходимых при больших токах. Требуется 5 В, потому что это стандарт USB (а также наличие подходящих источников питания).

Milliways
источник
19
Почему бы не быть реальным вопросом?
одинокий катер
Arduino V (входной низкий) равен 0 - v1,8, а V (входной высокий) - 3v
5v
1
@ loneboat Я на твоей стороне.
PNDA
5
@ PandaLion98 Настоящий ответ - потому что так устроена система. Затем я приступил к объяснению, почему он разработан таким образом. Это было связано с тем, что «я провел какое-то исследование, и, кажется, никто не удосужился спросить» - никто не спрашивает, потому что это очевидно. На самом деле, как я объяснял в других статьях, подключение 5 В к выводу GPIO вряд ли приведет к повреждению (я не рекомендую этого), если ток ограничен, что, конечно, снижает напряжение.
Milliways
11

Короткий ответ: «Потому что так оно и задумано».

Несколько более длинный ответ: «Они не сделали его 5V терпимым, потому что это было бы дорого». Больше никто не производит массовую периферию 5 В (включая USB, который имеет 3,3 В линии передачи данных). Создание 5V-толерантных выводов ввода-вывода сделало бы чип более дорогим и, возможно, немного медленнее, добавив значение, близкое к нулю.

Вы должны понимать, что RPi не является типичным приложением для чипов Broadcom, поэтому чипы оптимизированы для 99% случаев использования. Тратить 2 доллара на то, чтобы сделать все выводы 5V толерантными, имеет смысл для RPi, но эти 2 доллара являются непомерно высокой ценой, если учесть оставшиеся 99%.

Дмитрий Григорьев
источник
0

Разве Пи не следует точно такой же схеме?

Все текущие Pis являются моделями 3V3, поэтому он использует 3V3 GPIO.

Входное напряжение Pi установлено на фиксированном уровне 5 В.

Arduino допускает диапазон входных напряжений, от 3,3 В до 12 В, как правило, для моделей с 3 В 3, от 6 В до 20 В, как правило, для моделей с 5 В.

Джоан
источник
1
Входное напряжение Pi установлено на фиксированном уровне 5 В. проистекает из периферии USB. Сам SoC Pi использует 3V3 через регулятор напряжения.
Ганима
1
@Ghanima ... и требования HDMI. Ни один из которых не относится к Arduino. SOC's Pi использует 3V3, 2V5 и 1V8.
Джоан
1
Вы правы. Хотя более низкие напряжения генерируются на кристалле.
Ганима
-1

Raspberry Pi имеет 2 постоянных контакта 3 на 3, которые всегда включены, 2 постоянных контакта на 5 В , много контактов 3 на 3, и 5 заземляющих контактов. Более новые версии имеют все это, но с еще 3 GND (заземление) и еще больше GPIO контактов.

Такокат 4642
источник
4
Это действительно не решение вопроса.
Ганима
-2

3,3 вольта - это логические уровни cmos (новее), а 5 вольт - более старый стандарт ttl.

Терри Барбер
источник
5
Это просто не соответствует действительности. Напряжение логического уровня не полностью соответствует схемотехнике. Фактически устройства на базе CMOS работают на разных уровнях напряжения, включая 5 В, 3 В 3 и более низкие напряжения. Пример: хотя Arduinos поставляются с логическими уровнями 5 В, они не являются TTL, а являются CMOS (например, ATMegas - CMOS), см. Также здесь
Ghanima
3
Знаменитое семейство 4000 CMOS работает от 3 до 15 В. См. Спецификацию , стр. 2.
Дмитрий Григорьев
Практически верно, но немного отличается, уровень логики основан на конструкции изготовления затвора, CMOS или TTL. Логический уровень Arduino немного отличается от стандартных CMOS и TTL.
Ваджатимур
@wajatimur Не существует такого понятия, как «стандарт логического уровня CMOS».
Дмитрий Григорьев
@DmitryGrigoryev Обычно используемая спецификация CMOS может быть более точной.
Ваджатимур