企业级AI开发的“灵活密码”：插件化扩展为何成刚需？
2026/1/16 13:30:59
树莓派4B引脚图全解析：别再搞混物理编号和BCM GPIO了！
你有没有过这样的经历？
接好一个LED，写完代码，一运行——灯不亮。
换了个引脚，还是不行。
最后发现，原来是把“物理引脚7”当成了“GPIO7”来编程……结果控制的根本不是你想的那个引脚。
这在树莓派初学者中太常见了。
而问题的根源，往往就藏在那张看似简单的40针引脚功能图里。
今天我们就来彻底讲清楚：树莓派4B的引脚到底该怎么看？三种编号系统（物理、BCM、WiringPi）究竟有什么区别？哪些引脚能做PWM？I²C又该接哪两个？
不绕弯子，不说术语堆砌，咱们从实战出发，一步一步拆解这张图背后的逻辑。
一、先看清这40个引脚长什么样
树莓派4B背面有两排共40个金属针脚，排列为2×20的结构。这是标准的GPIO扩展接口，几乎每一代树莓派都保持一致。
这些引脚不是随便安排的，它们分为三类：
- 电源类引脚：比如3.3V、5V、GND
- 固定功能专用引脚：如I²C、UART、SPI等通信接口
- 可编程GPIO引脚：可以由你自由配置成输入/输出，甚至启用高级功能
✅ 小贴士：整个40针中，只有约26个是真正的通用GPIO（其余是电源或特殊用途），所以别指望每个都能拿来点灯。
当你拿起树莓派主板时，通常会这样面对它：
- 网口朝下
- HDMI接口朝上
- 那么左上角第一个引脚就是物理引脚1
这个位置是固定的，不会变。
二、物理引脚 ≠ BCM GPIO！很多人在这里栽跟头
物理引脚编号：接线用的“地图坐标”
物理引脚编号很简单：从1到40，按顺序数就行。
- 左边一列奇数：1, 3, 5, …, 39
- 右边一列偶数：2, 4, 6, …, 40
这种编号方式就像地图上的格子，方便你在面包板上准确插线。比如别人说：“把传感器接到第11个引脚”，你就知道找左边第6个。
但它有个致命缺点：不能直接用于编程！
因为操作系统和库函数根本不认“物理第几个”，它们只认芯片内部的通道号——也就是BCM编号。
BCM GPIO编号：程序里真正要用的“身份证号”
BCM 是 Broadcom（博通）SoC 芯片给每个GPIO分配的唯一标识符。你可以理解为：这是引脚在CPU里的“真实姓名”。
举个经典例子：
| 物理引脚 | 功能名称 | BCM GPIO |
|---|---|---|
| 7 | GPIO4 | 4 |
| 11 | GPIO17 | 17 |
| 12 | GPIO18 | 18 |
| 13 | GPIO27 | 27 |
看到没？物理引脚7对应的是BCM GPIO4，而不是GPIO7！
如果你在Python代码里写：
GPIO.setup(7, GPIO.OUT)但没有事先设置编号模式，那默认可能是使用BCM编号，这就意味着你操作的是BCM GPIO7—— 对应的是物理引脚26，完全不是你以为的那个！
这就是为什么很多人的LED死活不亮——接对了硬件，却控错了引脚。
✅ 正确做法永远是：
import RPi.GPIO as GPIO GPIO.setmode(GPIO.BCM) # 明确声明使用BCM编号 GPIO.setup(18, GPIO.OUT) # 控制BCM GPIO18（即物理引脚12）记住一句话：接线看物理编号，写代码看BCM编号。
WiringPi编号：一个已经过时的老古董
你还可能在一些老教程里看到一种叫wiringPi的编号方式，比如：
- wiringPi 0 → BCM GPIO17（物理引脚11）
- wiringPi 1 → BCM GPIO18（物理引脚12）
这套编号是从0开始连续排列的，初衷是为了让C语言开发者更容易记忆。
但它的问题也很明显：
- 它是非官方自定义的
- 和其他系统不兼容
- 项目早已停止维护（作者已归档GitHub仓库）
现在的新系统甚至默认不安装wiringPi工具包。所以建议大家不要再学也不要再用。
如果看到旧代码中有wiringPiSetup()，最好迁移到现代替代方案，比如libgpiod或 Python 的gpiozero。
三、关键外设都接在哪？一张表说清常用功能引脚
光分清编号还不够，你还得知道哪些引脚支持哪些高级功能。
下面是树莓派4B最常用的复用功能（ALT function）对照表，建议收藏：
| 功能 | BCM GPIO | 物理引脚 | 备注 |
|---|---|---|---|
| I²C SDA | GPIO2 | 3 | 常接OLED、RTC芯片 |
| I²C SCL | GPIO3 | 5 | 必须配对使用 |
| UART TXD | GPIO14 | 8 | 串口发送 |
| UART RXD | GPIO15 | 10 | 串口接收 |
| SPI CE0 | GPIO8 | 24 | 片选0 |
| SPI MOSI | GPIO10 | 19 | 主发从收 |
| SPI MISO | GPIO9 | 21 | 主收从发 |
| SPI SCLK | GPIO11 | 23 | 时钟线 |
| PWM0 | GPIO18 | 12 | 支持硬件PWM，常用于舵机 |
| PWM1 | GPIO19 | 35 | 同样支持PWM |
📌 特别注意：
- I²C 只能在 GPIO2/GPIO3 上使用（物理引脚3和5）
- 默认情况下这些接口是关闭的，需要手动开启
怎么开？很简单，在终端执行：
sudo raspi-config进入 “Interface Options” → 开启 I2C、SPI、Serial Port 即可。
或者直接编辑/boot/config.txt文件，加上：
dtparam=i2c_arm=on dtparam=spi=on enable_uart=1保存后重启生效。
四、复用功能是怎么工作的？底层原来是个多路开关
你可能会好奇：同一个引脚怎么能既当普通IO，又能当I²C用？
答案就在SoC内部的一个叫GPFSEL寄存器的地方。
每个GPIO引脚背后都有一个多路选择器（MUX），通过设置不同的寄存器值，决定这个引脚当前走哪条“通道”：
- 000：输入模式
- 001：输出模式
- 100：ALT0 功能（如I²C、SPI）
- 101：ALT1 功能
- …
- 111：ALT5 功能
例如，GPIO18 的 ALT0 是 PWM0 输出，所以当你想用它驱动舵机时，就得把它设为 ALT0 模式。
大多数开发库（如RPi.GPIO）会在调用GPIO.setup(pin, GPIO.ALT0)或使用PWM时自动处理这部分，无需手动操作寄存器。
不过如果你想查看当前所有引脚的状态，可以用这个命令：
gpio readall输出类似这样：
+-----+-----+---------+------+---+-Model B--+---+------+---------+-----+-----+ | Pin | Mode| Name | Value| Physical|Value| Name | Mode| Pin | +-----+-----+---------+------+----+----+------+---------+-----+-----+ | | | 3.3V | | 1 || 2 | | 5V | | | | 2 | IN | SDA.1 | HIGH | 3 || 4 | | 5V | | | | 3 | IN | SCL.1 | HIGH | 5 || 6 | | 0V | | | | 4 | IN | GPIO.4 | HIGH | 7 || 8 | TXD | ALT0 | 14 | | | | 0V | | 9 || 10 | RXD | ALT0 | 15 | | 17 | IN | GPIO.17 | HIGH | 11 || 12 | PWM0 | ALT0 | 18 | ...一眼就能看出哪个引脚在做什么，调试神器！
五、新手常踩的坑，我都替你踩过了
❌ 错误1：以为GPIO7就是物理引脚7
前面说过，物理引脚7其实是BCM GPIO4，而 BCM GPIO7 是物理引脚26。
混淆这两者，轻则设备不工作，重则烧毁外围电路。
✅ 解法：永远在代码开头明确设置编号模式：
GPIO.setmode(GPIO.BCM) # 或 GPIO.BOARD（物理编号）注：
GPIO.BOARD表示使用物理编号，此时setup(7, OUT)才是指物理引脚7。但强烈建议统一使用 BCM，避免混乱。
❌ 错误2：往保留引脚接设备
有些引脚看起来空着，其实有特殊用途：
- 物理引脚27（ID_SC）、28（ID_SD）：用于连接HAT（树莓派官方扩展板）的身份识别EEPROM
- RUN 引脚（靠近3V3的一侧）：用于软重启CPU
误接可能导致启动异常或通信失败。
✅ 解法：避开这些特殊引脚，除非你知道自己在干什么。
❌ 错误3：超载供电导致电压不稳
虽然有5V和3.3V输出引脚，但它们带载能力有限：
- 3.3V 引脚最大输出约50mA（总电流限制）
- 每个GPIO输出电流不超过16mA
直接驱动多个LED或继电器很容易拖垮电源。
✅ 解法：
- 使用外部电源供电
- 用晶体管或ULN2003等驱动芯片扩流
- 别把大功率设备直接挂在树莓派上
六、高效开发建议：让你少走三年弯路
1. 接线要有仪式感
- 红色线接VCC（5V/3.3V）
- 黑色线接地（GND）
- 黄色/白色接信号线
- 杜邦线尽量剪短，减少干扰
2. 代码要自带说明书
# LED connected to BCM GPIO18 (Physical Pin 12) LED_PIN = 18 GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)加一句注释，几个月后再看也秒懂。
3. 善用可视化工具
推荐两个神器：
- pinout.xyz ：交互式引脚图，鼠标悬停显示功能
- Raspberry Pi Imager 自带的引脚查看器：刷系统前就能查
写在最后：掌握引脚，才算真正入门树莓派
很多人觉得树莓派就是装个系统跑个Python脚本，但真正的嵌入式开发，是从你第一次正确点亮一个LED开始的。
而这一切的前提，是你必须读懂那张40针引脚功能图。
总结一下核心口诀：
物理编号看位置，BCM编号写代码；
I²C找GPIO2/3，PWM首选GPIO18；
复用功能靠配置，别碰保留引脚区；
查手册、用readall，开发路上少踩雷。
下次当你准备接线时，不妨停下来先问自己一句：
“我现在说的是‘物理第几个’，还是‘BCM第几个’？”
这个问题的答案，决定了你是顺利点亮LED，还是对着万用表发呆一整天。
如果你正在学习树莓派GPIO开发，欢迎把这篇文章分享给一起折腾的朋友。毕竟，我们一起点过的灯，才是最有温度的代码。💡