樹莓派（Raspberry Pi）是一款由英國樹莓派基金會開發的信用卡大小的單板計算機，它具有強大的功能和靈活性，可以用于各種項目和應用。通用輸入輸出（GPIO）是樹莓派的一個重要特性，它允許用戶直接控制和讀取外部硬件設備的狀態。

1. GPIO簡介

GPIO是樹莓派上用于與外部世界交互的一組引腳。這些引腳可以被配置為輸入或輸出模式，從而實現對外部設備的控制和數據讀取。樹莓派的GPIO引腳包括數字和模擬兩種類型，其中數字引腳用于處理二進制信號（0或1），而模擬引腳則用于處理連續變化的信號。

2. GPIO引腳配置

在樹莓派上使用GPIO之前，需要對引腳進行配置。這通常通過編寫代碼來實現，可以使用Python語言和樹莓派提供的GPIO庫。配置GPIO引腳的基本步驟包括：

• 導入GPIO庫
• 設置GPIO引腳的模式（輸入或輸出）
• 配置引腳的電平（高或低）

例如，以下Python代碼展示了如何將樹莓派的GPIO 17引腳設置為輸出模式，并輸出高電平：

import RPi.GPIO as GPIO

# 設置GPIO的編號模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 設置GPIO 17引腳為輸出模式
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)

# 輸出高電平
GPIO.output(17, GPIO.HIGH)

3. GPIO在樹莓派中的應用

GPIO在樹莓派中的應用非常廣泛，以下是一些常見的應用場景：

3.1 控制LED燈

LED燈是樹莓派項目中最常見的外設之一。通過GPIO引腳，我們可以控制LED燈的亮滅狀態。以下是一個簡單的示例，展示了如何使用GPIO引腳控制LED燈：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 設置GPIO的編號模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 設置GPIO 17引腳為輸出模式
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)

try:
while True:
# 打開LED燈
GPIO.output(17, GPIO.HIGH)
time.sleep(1) # 等待1秒

# 關閉LED燈
GPIO.output(17, GPIO.LOW)
time.sleep(1) # 等待1秒

except KeyboardInterrupt:
# 清理GPIO設置
GPIO.cleanup()

3.2 讀取按鈕狀態

按鈕是另一個常用的輸入設備。通過GPIO引腳，我們可以讀取按鈕的狀態（按下或未按下）。以下是一個示例，展示了如何使用GPIO引腳讀取按鈕狀態：

import RPi.GPIO as GPIO

# 設置GPIO的編號模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 設置GPIO 17引腳為輸入模式，并啟用上拉電阻
GPIO.setup(17, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

try:
while True:
# 讀取按鈕狀態
button_state = GPIO.input(17)
if button_state == GPIO.LOW:
print("按鈕被按下")
else:
print("按鈕未被按下")

except KeyboardInterrupt:
# 清理GPIO設置
GPIO.cleanup()

3.3 控制繼電器

繼電器是一種電子開關，可以通過GPIO引腳控制其開關狀態。以下是一個示例，展示了如何使用GPIO引腳控制繼電器：

import RPi.GPIO as GPIO

# 設置GPIO的編號模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 設置GPIO 17引腳為輸出模式
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)

try:
while True:
# 打開繼電器
GPIO.output(17, GPIO.HIGH)
print("繼電器打開")

# 等待1秒
time.sleep(1)

# 關閉繼電器
GPIO.output(17, GPIO.LOW)
print("繼電器關閉")

# 等待1秒
time.sleep(1)

except KeyboardInterrupt:
# 清理GPIO設置
GPIO.cleanup()

3.4 讀取溫度傳感器數據

溫度傳感器是樹莓派項目中常用的傳感器之一。通過GPIO引腳，我們可以讀取溫度傳感器的數據。以下是一個示例，展示了如何使用GPIO引腳讀取溫度傳感器數據：

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import Adafruit_DHT

# 設置GPIO的編號模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 設置GPIO 4引腳為輸入模式
GPIO.setup(4, GPIO.IN)

# 創建DHT傳感器對象
sensor = Adafruit_DHT.DHT22

try