Brochage Raspberry Pi : le connecteur GPIO 40 broches

Numéro physique ou numéro BCM ?

Le numéro physique suit la position sur le connecteur : impairs sur la rangée intérieure, pairs sur la rangée du bord. Le code, lui, utilise le numéro GPIO du processeur (numérotation BCM) : la broche 11 est GPIO17, la broche 3 est GPIO2. Sur un Raspberry Pi, la commande pinout affiche la correspondance.

Les 26 premières broches reprennent le connecteur P1 des Pi 1 A et B de révision 2 ; la révision 1 diffère sur les broches 3, 5 et 13 (voir le tableau ci-dessus). Sur le Pi 5, le contrôleur d’E/S RP1 remplace le processeur pour le GPIO, mais ses fonctions ont été placées pour retrouver celles du Pi 4 sur le connecteur : les numéros BCM et les bus principaux ne changent pas.

Niveaux logiques et courant

3,3 V, pas 5 V. Les GPIO ne sont pas tolérants au 5 V ; un signal 5 V appliqué directement peut détruire le processeur. Un capteur ou un module 5 V passe par un adaptateur de niveau. Seules les broches 2 et 4 portent du 5 V.

Courant. La documentation Raspberry Pi donne jusqu’à 16 mA par broche et 50 mA au total pour l’ensemble des GPIO. Le réglage de drive n’est pas une limite de courant : c’est le courant jusqu’auquel les niveaux de sortie restent garantis. Sur Pi 4 (BCM2711), le drive par défaut est de 4 mA et le maximum de 8 mA ; sur Pi 5, le RP1 propose 2, 4, 8 ou 12 mA. Une LED passe par une résistance, un moteur ou un relais par un étage de puissance.

Rail 3,3 V. Raspberry Pi indique que l’alimentation 3,3 V a été dimensionnée pour environ 3 mA par GPIO, et ne publie pas de courant disponible sur les broches 1 et 17 dans ces documents : réservez-les à la logique et aux capteurs, et alimentez le reste depuis le 5 V avec votre propre régulateur. Depuis le Pi 4, l’état STANDBY garde le 5 V et coupe le 3,3 V : une carte d’extension doit le supporter. Ne raccordez jamais une source d’alimentation sur les broches 3,3 V.

Pull-ups et état au démarrage

GPIO2 et GPIO3 (broches 3 et 5) ont des pull-ups fixes de 1,8 kΩ vers 3,3 V sur la carte (la spécification HAT+ parle d’environ 2 kΩ). Inutile d’en ajouter sur le module I2C ; elles empêchent aussi d’utiliser ces broches comme entrées tirées au niveau bas.

Au démarrage, toutes les broches sont des entrées avec une pull faible. Sur BCM2835 et BCM2711, GPIO0 à GPIO8 démarrent en pull-up et GPIO9 à GPIO27 en pull-down. La spécification HAT+ demande de tolérer l’un ou l’autre : si une sortie de votre carte doit rester dans un état précis au démarrage (activation d’un étage de puissance, reset), mettez une résistance externe.

Broches 27 et 28 : l’EEPROM d’identification

ID_SD (GPIO0) et ID_SC (GPIO1) sont réservées à l’EEPROM d’identification d’un HAT. Seules connexions autorisées : l’EEPROM et deux pull-ups de 3,9 kΩ vers 3,3 V, sur la carte d’extension. Au démarrage, le firmware lit l’EEPROM et charge l’overlay Device Tree qu’elle désigne.

La spécification HAT+ impose une EEPROM I2C 24Cxx en 3,3 V, à adressage 16 bits, sans étirement d’horloge ni pagination par bit d’adresse, avec une broche WP qui protège toute la mémoire ; 100 kHz suffit. Elle recommande la CAT24C32 et une broche WP tirée au 3,3 V par 1 kΩ, reliée à un point de test pour la programmation en production.

Alimenter le Pi par les broches 5 V

Les broches 2 et 4 peuvent alimenter le Pi (HAT PoE, carte d’alimentation). Le guide HAT d’origine précise que ces broches sont reliées au 5 V après le polyfuse et la diode d’entrée : ce chemin contourne la protection d’entrée. La spécification HAT+ demande qu’une carte d’alimentation fournisse au moins 3 A sous 5,1 V (5 A recommandés), ne fasse que fournir du courant et reste sûre si l’alimentation USB-C est branchée en même temps.

L’ancien guide de conception HAT recommandait une diode idéale côté carte d’extension, d’autant que les Pi 3B+, 4B et Zero n’ont pas de diode idéale sur leur entrée 5 V. Dans le doute, nous la prévoyons.

Quel UART sur les broches 8 et 10 ?

Sur les modèles avec Bluetooth (Pi 3, Pi 4, Zero W, Zero 2 W), l’UART complet PL011 est réservé au Bluetooth et GPIO14/GPIO15 portent par défaut le mini UART, moins robuste (pas de parité, débit lié à l’horloge du VPU). Sur Pi 5, la console passe par le connecteur de débogage 3 broches dédié (UART10) ; l’UART0 de GPIO14/GPIO15 est désactivé par défaut et s’active dans config.txt. Tous les UART sont en 3,3 V.

Ce qui change sur le Pi 5

Mêmes broches, même numérotation BCM, mêmes bus principaux (I2C1, SPI0, SPI1, UART0, PWM, GPCLK), mais tout passe par le RP1. Différences utiles en conception : seuils d’entrée de 0,8 V et 2,0 V, pull-up internes de 37 à 86 kΩ et pull-down de 35 à 98 kΩ, drive réglable à 2, 4, 8 ou 12 mA, quatre canaux PWM (PWM0[2] et PWM0[3] aussi sur GPIO14/15 et GPIO18/19), audio nommé I2S au lieu de PCM, et plus de mini UART.