Por que os pinos Pi GPIO usam / fornecem 3.3V e não 5V?

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Eu sei há muito tempo que as pessoas NÃO devem colocar mais de 3,3V nos pinos do GPIO. Eles também fornecem 3.3V quando altos.

Eu fiz algumas pesquisas e parece que ninguém realmente se incomodou em perguntar. Quase todos eles falam sobre a corrente máxima.

Se estou fornecendo ao Pi 5V, por que os pinos GPIO não são tolerantes a 5V?

Os pinos do Arduino seguem mais ou menos a tensão de entrada (ou V CC ). Se for um modelo de 5V, os pinos usam 5V. Se é um modelo de 3.3V, ele usa 3.3V. Qualquer coisa acima disso iria fritar mais ou menos.

Eu provavelmente deveria perguntar à Broadcom sobre isso.

gpio power PNDA
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Como joan aponta, a declaração "pinos do Arduino mais ou menos seguem as tensões de entrada" é falsa. As tensões de entrada do Arduino são variáveis ​​e os pinos regulados. Para um modelo de 5V, você precisa usar pelo menos uma entrada de 5V para o funcionamento correto. Também vale a pena notar que um MC! = Um SoC, embora haja semelhanças e o último termo seja meio ambíguo / conceitual.
goldilocks
@goldilocks Esclarecido. Eu quis dizer VCC.
PNDA
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"Se estou fornecendo 5V ao Pi, por que os pinos GPIO não são tolerantes a 5V?" - Pelo mesmo motivo, o Arduino GPIO não é tolerante a 12V, mesmo quando você alimenta a placa com 12V.
JimmyB 2/16/16
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Eu acho que o título e o conteúdo eram muito amigáveis ​​com o SEO.
PNDA

Respostas:

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Os chips ATMega especificam Operating Voltage: ̶ 1.8 - 5.5V. Se você ler mais fundo, a velocidade de operação depende da tensão. Eles funcionam a 3,3V, mas você precisa limitar a velocidade do relógio. A Arduinoequipe presumivelmente escolheu 5V por causa da disponibilidade de sistemas que utilizam este (um legado de TTL).

O SOC usado no Pi funciona em 3.3V (e também requer algumas tensões mais baixas). São ordens de magnitude mais complexas que o ATMega e operam em velocidades consideravelmente mais altas (~ 1GHz vs 16MHz). Como a maioria dos sistemas complexos, operando em baixa tensão, permite maior velocidade de operação com menor consumo de energia (e, portanto, calor).

Eu suspeito que a parte do processador e a GPU sejam executadas na fonte de 1,8V e 1,2V e a 3,3V é para os periféricos. O cartão SD também funciona em 3.3V.

O Pi (especialmente os modelos posteriores) possui conversores de potência complexos que fornecem as muitas tensões necessárias em altas correntes. O 5V é necessário porque esse é o padrão USB (e a disponibilidade imediata de fontes de alimentação adequadas).

Milliways
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Por que não seria uma pergunta real?
loneboat
Arduino V (entrada de baixa) é 0 - v1.8 um V (entrada de alta) é 3v - 5v
wajatimur
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@loneboat Estou do seu lado.
PNDA
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@ PandaLion98 A resposta real é porque é assim que o sistema é projetado. Depois, expliquei por que ele foi projetado dessa maneira. Isso foi em relação a "Eu fiz algumas pesquisas e parece que ninguém realmente se incomodou em perguntar" - ninguém mais pergunta porque é óbvio. De fato, como expliquei em outros posts, colocar 5V em um pino GPIO provavelmente não causará danos (não que eu recomende isso), desde que a corrente seja limitada - o que, é claro, reduz a tensão.
Milliways
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A resposta curta é "Porque é assim que ela é projetada".

Uma resposta um pouco mais longa é "Eles não o tornaram tolerante a 5V porque seria caro". Ninguém mais produz periféricos de 5V em massa (incluindo USB, que possui linhas de dados de 3,3V). Fazer pinos IO tolerantes a 5V tornaria o chip mais caro e provavelmente um pouco mais lento, além de agregar valor próximo a zero.

Você precisa entender que o RPi não é um aplicativo típico para chips Broadcom, portanto, os chips são otimizados para 99% dos casos de uso. Gastar US $ 2 para tornar todos os pinos tolerantes a 5V faz sentido para o RPi, mas esses US $ 2 são um preço proibitivamente alto quando você considera os 99% restantes.

Dmitry Grigoryev
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O Pi não segue exatamente o mesmo padrão?

Todos os Pis atuais são modelos 3V3, portanto, ele usa 3V3 GPIO.

A tensão de entrada do Pi é ajustada em 5V fixo.

O Arduino permite uma faixa de tensões de entrada, de 3,3V a 12V, tipicamente para os modelos 3V3, de 6V a 20V, tipicamente para os modelos de 5V.

joan
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A tensão de entrada do Pi é ajustada em 5V fixo. deriva dos periféricos USB. O SoC do Pi usa 3V3 através do regulador de tensão.
Ghanima
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@Ghanima ... e os requisitos de HDMI. Nenhum dos quais se aplica a um Arduino. O SOC do Pi usa 3V3, 2V5 e 1V8.
10138 joan Jan
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Você está certo. Embora as tensões mais baixas sejam geradas no chip.
Ghanima
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O raspberry pi possui 2 pinos 3v3 constantes que estão sempre ativados , 2 pinos constantes de 5 volts , muitos pinos gpio 3v3 e 5 pinos de aterramento. As versões mais recentes têm tudo isso, mas com mais 3 GND (pinos de aterramento) e ainda mais pinos de gpio.

Tacocat 4642
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Isso realmente não está abordando a questão.
Ghanima
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3,3 volts são os níveis lógicos CMOS (mais recentes) e 5 volts é o padrão ttl mais antigo.

Terry Barber
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Isso simplesmente não é verdade. As tensões no nível lógico não correspondem estritamente à tecnologia do circuito. De fato, os dispositivos baseados em CMOS operam em diferentes níveis de tensão, incluindo 5V, 3V3 e tensões mais baixas. Exemplo: enquanto os Arduinos vêm com níveis lógicos de 5V, eles não são TTL, mas CMOS (por exemplo, os ATMegas são CMOS), veja também aqui
Ghanima
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A famosa família 4000 CMOS funciona entre qualquer coisa entre 3 e 15 V. Veja as especificações , página 2.
Dmitry Grigoryev
Quase verdadeiro, mas um pouco diferente, o nível de lógica é baseado no projeto de fabricação de portas, CMOS ou TTL. O nível lógico do Arduino é um pouco diferente do CMOS e TTL padrão.
wajatimur
@wajatimur Não existe "padrão de nível lógico para CMOS".
Dmitry Grigoryev
@DmitryGrigoryev A especificação CMOS geralmente usada pode ser mais precisa.
wajatimur