Mengapa pin PI GPIO menggunakan / memberikan 3.3V dan bukan 5V?

26

Saya tahu untuk waktu yang lama bahwa orang TIDAK boleh meletakkan lebih dari 3.3V pada pin GPIO. Mereka juga membagikan 3.3V saat tinggi.

Saya melakukan riset dan sepertinya tidak ada yang benar-benar peduli bertanya. Hampir semuanya berbicara tentang arus maksimum.

Jika saya memasok Pi dengan 5V, mengapa pin GPIO tidak 5V toleran?

Pin Arduino kurang lebih mengikuti tegangan input (atau V CC ). Jika model 5V, pin menggunakan 5V. Jika model 3.3V, ia menggunakan 3.3V. Apa pun di atas mereka akan lebih atau kurang menggorengnya.

Saya mungkin harus bertanya kepada Broadcom tentang ini.

gpio power PNDA
sumber
Seperti yang ditunjukkan joan, pernyataan "pin Arduino kurang lebih mengikuti voltase input" adalah salah. Tegangan input Arduino bervariasi dan pin diatur. Untuk model 5V, Anda perlu menggunakan setidaknya 5V input untuk berfungsi dengan benar. Juga perlu dicatat bahwa MC! = A SoC, meskipun ada kesamaan dan istilah yang terakhir adalah semacam ambigu / konseptual.
goldilocks
@goldilocks Klarifikasi. Maksud saya VCC.
PNDA
2
"Jika saya memasok Pi dengan 5V, mengapa pin GPIO tidak 5V toleran?" - Untuk alasan yang sama, Arduino GPIO tidak tahan 12V bahkan ketika Anda menyalakan papan dengan 12V.
JimmyB
1
Saya pikir judul dan kontennya terlalu ramah SEO.
PNDA

Jawaban:

30

Chip ATMega menentukan Operating Voltage: ̶ 1.8 - 5.5V. Jika Anda membaca lebih dalam, kecepatan pengoperasian tergantung pada voltase. Mereka bekerja di 3.3V tetapi Anda harus membatasi kecepatan jam. The Arduinotim mungkin memilih 5V karena ketersediaan siap sistem yang menggunakan ini (warisan TTL).

SOC yang digunakan pada Pi berjalan pada 3.3V (dan juga membutuhkan beberapa voltase lebih rendah). Ini adalah perintah yang besarnya lebih kompleks daripada ATMega dan berjalan pada kecepatan yang jauh lebih tinggi (~ 1GHz vs 16MHz). Seperti kebanyakan sistem kompleks yang bekerja pada tegangan rendah memungkinkan operasi kecepatan tinggi dengan konsumsi daya yang lebih rendah (dan karenanya panas).

Saya menduga bahwa bagian prosesor dan GPU berjalan pada pasokan 1.8V dan 1.2V dan 3.3V untuk periferal. Kartu SD juga beroperasi pada 3.3V.

Pi (terutama model selanjutnya) memiliki konverter daya kompleks yang memasok banyak tegangan yang diperlukan pada arus tinggi. 5V diperlukan karena ini adalah standar USB (dan ketersediaan pasokan daya yang sesuai).

Milliways
sumber
19
Mengapa itu tidak menjadi pertanyaan nyata?
loneboat
Arduino V (input-rendah) adalah 0 - v1.8 dan V (input-tinggi) adalah 3v - 5v
wajatimur
1
@loneboat aku di sisimu.
PNDA
5
@ PandaLion98 Jawaban sebenarnya adalah karena begitulah sistem dirancang. Saya kemudian menjelaskan mengapa itu dirancang seperti itu. Ini berkaitan dengan "Saya melakukan riset dan sepertinya tidak ada yang benar-benar bertanya" - tidak ada yang bertanya karena itu jelas. Bahkan, seperti yang telah saya jelaskan di posting lain menempatkan 5V pada pin GPIO tidak mungkin menyebabkan kerusakan (bukan yang saya sarankan ini), asalkan arus terbatas - yang, tentu saja menurunkan tegangan.
Milliways
11

Jawaban singkatnya adalah "Karena memang begitulah ia dirancang".

Jawaban yang agak lebih lama adalah "Mereka tidak membuatnya 5V toleran karena akan mahal". Tidak ada lagi yang benar-benar memproduksi peripheral 5V lagi (termasuk USB, yang memiliki jalur data 3.3V). Membuat pin IO toleran 5V akan membuat chip lebih mahal, dan mungkin sedikit lebih lambat, sambil menambahkan mendekati nilai nol.

Anda harus memahami bahwa RPi bukan aplikasi khas untuk chip Broadcom, sehingga chip dioptimalkan untuk 99% kasus penggunaan. Menghabiskan $ 2 untuk membuat semua pin yang toleran 5V memang masuk akal untuk RPi, tetapi $ 2 itu adalah harga yang sangat tinggi ketika Anda mempertimbangkan sisa 99%.

Dmitry Grigoryev
sumber
0

Bukankah Pi mengikuti pola yang persis sama?

Semua PIS saat ini adalah model 3V3 sehingga menggunakan 3V3 GPIO.

Tegangan input Pi diatur pada 5V tetap.

Arduino memungkinkan rentang voltase input, 3.3V ke 12V biasanya untuk model 3V3, 6V hingga 20V biasanya untuk model 5V.

joan
sumber
1
Tegangan input Pi diatur pada 5V tetap. berasal dari periferal USB. Pi SoC sendiri menggunakan 3V3 melalui regulator tegangan.
Ghanima
1
@ Ganima ... dan persyaratan HDMI. Tak satu pun dari itu berlaku untuk Arduino. SOC Pi menggunakan 3V3, 2V5, dan 1V8.
joan
1
Kamu benar. Padahal tegangan yang lebih rendah dihasilkan pada chip.
Ghanima
-1

Pi raspberry memiliki 2 pin 3v3 konstan yang selalu aktif, 2 pin 5 volt konstan , banyak pin gpio 3v3, dan 5 pin ground. Versi yang lebih baru memiliki semua itu, tetapi dengan 3 lebih GND (pin ground) dan bahkan lebih banyak pin gpio.

Tacocat 4642
sumber
4
Itu benar-benar tidak menjawab pertanyaan.
Ghanima
-2

3,3 volt adalah level logika cmos (lebih baru) dan 5 volt adalah standar ttl yang lebih lama.

Terry Barber
sumber
5
Itu tidak benar. Tegangan level logika tidak sepenuhnya sesuai dengan teknologi sirkuit. Faktanya perangkat berbasis CMOS beroperasi pada level tegangan yang berbeda, termasuk 5V, 3V3, dan tegangan yang lebih rendah. Contoh: ketika Arduino datang dengan level logika 5V, mereka bukan TTL tetapi CMOS (misalnya ATMegas adalah CMOS), lihat juga di sini
Ghanima
3
4000 CMOS family yang terkenal beroperasi dari apa saja antara 3 dan 15 V. Lihat spec , halaman 2.
Dmitry Grigoryev
Hampir benar tetapi sedikit berbeda, level Logika didasarkan pada desain fabrikasi gerbang baik CMOS atau TTL. Level logika Arduino sedikit berbeda dengan CMOS dan TTL standar.
wajatimur
@wajatimur Tidak ada yang namanya "standar level logika CMOS".
Dmitry Grigoryev
@DmitryGrigoryev Spesifikasi CMOS yang umum digunakan mungkin lebih akurat.
wajatimur