I/O چیست ؟ درک GPIO و عملکرد ورودی /خروجی
I/O نقش ورودی ها و خروجی ها در محاسبات (به طور کلی در پردازش داده / اطلاعات) بسیار اساسی است. بدون آنها هیچ یک از دستگاه های الکترونیکی راهی برای دریافت اطلاعات ندارند، کاربر نیز راهی برای دستکاری یا تعامل با داده ها نخواهد داشت. در این سری از مقالات برنا پایش قصد داریم I/O، درک GPIO و عملکرد ورودی /خروجی، بیشتر آشنا شویم همراه ما باشید.
I/O چیست ؟ درک GPIO و عملکرد ورودی /خروجی
I/O از جمله مفهوم گویا و ساده است. ورودی ها و خروجی ها (input/output) یکی از عناصر اصلی سازنده الکترونیک مدرن هستند. نقش ورودی ها و خروجی ها در محاسبات (به طور کلی در پردازش داده / اطلاعات) بسیار اساسی است. بدون آنها هیچ یک از دستگاه های الکترونیکی راهی برای دریافت اطلاعات ندارند، کاربر نیز راهی برای دستکاری یا تعامل با داده ها نخواهد داشت. از آنجایی که ورودی ها و خروجی ها پایه و اساس ارتباط ما با تقریبا همه دستگاه هایی که استفاده میکنیم را ایجاد میکنند، درک نحوه عملکرد آنها بسیار مهم است.
ورودی (Input) و خروجی ((Output چیست؟
به عبارت ساده ورودی و خروجی راه تعامل کامپیوتر ها یا هر دستگاه دیگری با جهان است.
ورودی (Input) : به هر راهی که یک کامپیوتر با آن اطلاعات را از دنیای بیرون دریافت میکند، اشاره میکند. بارزترین مثال ها از این دسته کیبورد، پد لمسی یا ماوس رایانه شما هستند. اما ورودی ها میتوانند دوربین، میکروفون و یا هر دستگاه و سیستم دیگری که داده ها را به یک کامپیوتر میدهند نیز باشند.
خروجی (Output) : خروجی ها به طور مشابه اما برعکس کار میکنند. آنها کامپیوتر ها را قادر میسازند تا با دنیای فیزیکی اطراف ارتباط برقرار کنند . مانند نمایشگر ها و بلندگوها .همچنین سیگنال ها و کنترل هایی که برای روشن / حاموش کردن چراغ ها، کنترل موتورها و…هستند، در این دسته قرار میگیرند.
ورودی / خروجی کامپیوتر ها چگونه کار میکنند ؟
به طور کلی دستگاه های ورودی و خروجی از طریق رابطی به نام باس (bus) با کامپیوتر ارتباط برقرار میکنند.
این رابط دو عملکرد اصلی دارد :
1.تفسیر کردن (Interpreting): باس با استفاده از دستورات اساسی (مانند READYیا BUSY) بین دستگاه ها عمل آدرس دهی و تعامل یا به اصطلاح دست دادن Handshaking)) را برقرار میکند. این Handshaking به دستگاه ها اجازه میدهد به صورت موفق با هم ارتباط در ارتباط باشند.
2. تبدیل کردن (Converting): عملکرد دوم رابط کاربری تبدیل اطلاعات از سریال به موازی یا بالعکس در صورت نیاز است. این تبدیل دقیقا همان چیزیست که به دستگاه های با نوع داده مختلف اجازه میدهد تا با هم ارتباط برقرار کنند.
کامپیوتر ها و بیشتر سیستم های دیجیتال دیگر به صورت باینری کار میکنند بنابراین هر سیگنال ورودی زمانی که به پردازنده کامپیوتر میرسد باید باینری باشد. پس هر سیگنال آنالوگ ورودی باید از طریق مبدل آنالوگ به دیجیتال (analog to digital convertor) به سیگنال دیجیتال تبدیل شود. این واحد (ADC) اغلب بخشی از خود دستگاه یا رابط است (مثلا در اسکنر) .
همانطور که بالاتر گفته شد ممکن است سیگنال دیجیتال خروجی نیز نیاز به تبدیل داشته باشد زیرا داده های دیجیتال میتوانند سریال یا موازی باشند. در این مرحله باس میتواند تبدیل بین انواع داده ها ی دیجیتالی را انجام دهد.
به طور برعکس یک باس تبدیل داده های کامپیوتر را به هر شکلی که نیاز باشد مانند تصویری، صوتی یا موارد دیگر را نیز آسان میکند. در برخی مواد مانند صوت، اطلاعات دیجیتالی دوباره به صورت آنالوگ تبدیل میشوند. کاربران باید از دستگاه های مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) استفاده کنند تا امکان استفاده از داده ها در دستگاه های دنیای واقعی فراهم شود.
GPIO چیست؟
یک (GPIO (general-purpose input/output، یک پین دیجیتالی روی مدار (یا مدار مجتمع یا برد مدار الکترونیکی) است. کاربر میتواند پین های GPIO را برحسب نیاز دستکاری کند تا به عنوان ورودی و یا خروجی کار کنند.
بیشتر GPIO ها نمیتوانند به تنهایی جریان کافی برای تامین انرژی مورد نیاز لامپ ها و موتورها را تامین کنند. برای استفاده از GPIO برای کنترل چنین دستگاهی معمولا باید از ترانزیستور یا رله استفاده کنید تا مستقیما آن را تامین کنید.
خلاصه I/O
I/O اصطلاحی گسترده است که انواع مختلفی از وسایل را در بر میگیرد. همچنین این مفهوم بر نحوه تعامل انسان با رایانه ها و تعامل رایانه ها با دنیای پیرامون تاکید میکند. داشتن درک اساسی نسبت به نحوه عملکرد ورودی و خروجی ها میتواند به شما کمک کند تا بتوانید به طور موثرتری دستگاه ها را بسازید و یا دستکاری کنید.
