RDK X5 40PIN 管脚定义与 GPIO 应用详解

RDK X5 40PIN 管脚定义与 GPIO 应用详解

背景

RDK X5 是 D-Robotics（地瓜机器人）推出的一款面向边缘 AI 与嵌入式开发的高性能开发板。板载了标准的 40PIN 扩展接口，方便开发者连接各类外设，例如 LED、按键、传感器、显示屏、电机驱动等。要充分用好这 40 根管脚，首先需要搞清楚两件事：每一根管脚的定义是什么，以及如何将这些管脚配置为 GPIO 并进行读写控制。

本文将以 RDK X5 为目标平台，系统讲解以下内容：

• 40PIN 接口的硬件电气规格与安全注意事项
• 管脚复用（pin multiplexing）机制与配置方法
• 通过srpi-config工具切换专用功能与 GPIO 功能
• 使用 Python 示例程序button_led.py完成 GPIO 输入读取与输出控制
• 常见问题排查与验证方法

无论你是刚拿到 RDK X5 的新手，还是有一定嵌入式基础想要快速上手 GPIO 开发的工程师，都可以跟着本文一步步操作。

环境准备

在开始动手之前，请确认你已经准备好了以下硬件与软件环境。

硬件清单

软件环境

• 操作系统：RDK X5 出厂自带 Ubuntu 系统，默认用户名为sunrise。
• Python 版本：系统自带 Python3，GPIO 示例程序均基于 Python 编写。
• 示例程序：开发板镜像中/app/40pin_samples/目录下预置了多种 40PIN 功能测试代码，包括 GPIO 输入/输出、PWM、I2C、SPI、UART 等，开箱即用。

确认示例目录存在：

ls/app/40pin_samples/

正常情况下，你会看到button_led.py、test_gpio.py、test_pwm.py等多个脚本文件。

步骤

一、了解 40PIN 硬件规格与安全事项

在连接任何外设之前，务必先了解 RDK X5 40PIN 接口的电气规格，避免因接线错误导致板卡损坏。

核心电气参数：

• GPIO 逻辑电平：3.3V，最大耐压 3.46V。这意味着所有 GPIO 管脚输出的高电平为 3.3V，输入端承受的最高电压不能超过 3.46V。
• 3.3V 电源输出：最大支持 800mA 电流。
• 5V 电源输出：最大支持 500mA 电流。
• 电源适配器要求：在上述最大输出电流条件下，要求 RDK X5 的输入适配器最小支持25W带载能力。

⚠️安全警告：当连接外设时，应当严格注意 40PIN 上的电源、地、信号电平的大小关系。任何过压、过流、ESD 等事件，都有可能导致 RDK X5 受到不可逆的损伤。请务必在板卡下电关机状态下插拔杜邦线，切勿带电操作！

简单总结安全三原则：

1. 先断电，再接线
2. 信号电平不超 3.3V
3. 供电电流不超限值

二、理解管脚复用关系

RDK X5 的 40PIN 管脚并不是单一功能的。很多管脚默认被配置为 UART、SPI、I2C、I2S 等专用功能。如果你想把某个管脚当普通 GPIO 使用，就需要先关闭它对应的专用功能，这就是"管脚复用"（Pin Multiplexing）机制。

在 RDK X5 中，部分接口之间存在复用关系，同一组复用功能中，只能开启其中一项。当所有复用功能都关闭时，该管脚才表现为普通 GPIO 功能。

RDK X5 管脚复用关系表：

理解这张表的关键规则：

1. 互斥生效：例如uart3和i2c5共用同一组管脚，你只能启用其中一个，不能同时使用。
2. 全关则 GPIO：当uart3和i2c5都设置为disabled时，这组管脚就变成了普通 GPIO，可以自由读写。
3. 配置对应关系：okay表示该管脚被配置为专用功能（如 UART、I2C）；disabled表示关闭该专用功能，管脚可用于 GPIO。
4. 重启生效：管脚复用配置修改后，需要重启开发板才能生效。

三、使用 srpi-config 配置管脚复用

RDK X5 提供了srpi-config这一菜单式配置工具，可以方便地管理管脚复用，无需手动修改设备树文件。

📝注意：srpi-config程序需要在全屏命令行窗口中运行。如果你通过 SSH 远程连接，请确保终端窗口已最大化；如果在桌面环境中，请打开一个全屏的终端窗口。

启动配置工具：

sudosrpi-config

sudo是提权管理命令，这里必须输入。默认的sunrise账号不具备系统文件修改权限，需要通过sudo以 root 权限进行配置。

操作步骤：

1. 在主菜单中，使用键盘上下方向键选择3 Interface Options，按回车键进入。
2. 在接口选项子菜单中，选择I3 Peripheral bus config，按回车键进入外设总线配置界面。
3. 在总线配置界面中，你会看到各接口的启用/禁用状态列表。
4. 使用键盘上下键选择功能项，按回车键切换功能的开/关状态。
5. 使用键盘左右键在Select和Exit之间切换，按回车键确认。
6. 将需要关闭的专用功能设置为disabled，选择Select保存，然后退出。
7. 重启开发板使配置生效：

sudoreboot

重启后，被设置为disabled的管脚就会变为普通 GPIO，可以被 GPIO 程序读写控制。

四、运行 GPIO 读写示例（button_led.py）

接下来，我们通过一个实际示例来验证 GPIO 功能。开发板预置的/app/40pin_samples/button_led.py程序是一个经典的"按键控 LED"示例：

• 将37 号管脚配置为输入
• 将31 号管脚配置为输出
• 程序持续读取 37 号管脚的输入状态，并根据该状态控制 31 号管脚的输出

4.1 硬件连接

⚠️再次提醒：请确保 RDK X5 处于下电关机状态后再进行接线操作！

使用杜邦线连接：

• 将37 号管脚连接到3.3V或GND，用于手动控制其高低电平输入。
  • 接 3.3V → 输入为高电平（1）
  • 接 GND → 输入为低电平（0）
• 31 号管脚作为输出，可外接 LED 模块观察效果（也可不接，通过终端日志查看输出状态）。

确认接线无误后，给开发板上电开机。

4.2 运行程序

进入示例目录并执行程序：

cd/app/40pin_samples/sudopython3 ./button_led.py

程序启动后，终端会输出如下信息：

Starting demo now! Press CTRL+C to exit

4.3 观察输出

通过切换 37 号管脚的接线（在 3.3V 和 GND 之间切换），你可以观察 31 号管脚的输出随之变化：

Starting demo now! Press CTRL+C to exit Outputting 0 to Pin 31 Outputting 1 to Pin 31 Outputting 0 to Pin 31

• 当 37 号管脚接 GND（低电平）时，31 号管脚输出0
• 当 37 号管脚接 3.3V（高电平）时，31 号管脚输出1

按Ctrl + C可以退出程序。

提示：如果接了 LED 模块到 31 号管脚，你会看到 LED 随输入状态变化而点亮/熄灭，效果更直观。

验证

完成上述步骤后，可以通过以下方式验证 GPIO 功能是否正常工作：

验证清单

常见验证问题

问题 1：运行程序后管脚没有反应？

请按以下顺序排查：

1. 检查管脚复用状态：该管脚可能仍被配置为专用功能（UART、I2C 等）。使用srpi-config→3 Interface Options→I3 Peripheral bus config关闭对应功能后重启。
2. 检查管脚编号：确保使用的是正确的管脚编号。40PIN 上的物理管脚编号对应丝印标注的 PIN1~PIN40，程序中使用的是物理编号（BOARD 模式）。
3. 检查权限：GPIO 程序需要sudo权限运行，请确认命令前加了sudo。

问题 2：srpi-config 修改配置后不生效？

管脚复用配置修改后需要重启开发板才能生效。请确保执行了sudo reboot，重启后再运行 GPIO 程序。

FAQ

Q1：RDK X5 的 GPIO 电平是 3.3V 还是 5V？

RDK X5 的 40PIN GPIO 均为3.3V 逻辑电平，最大耐压 3.46V。请勿连接 5V 信号到 GPIO 管脚，否则可能损坏开发板。40PIN 上虽然有 5V 电源引脚，但那仅用于供电输出（最大 500mA），不是信号电平。

Q2：3.3V 和 5V 的最大输出电流分别是多少？

• 3.3V 电源：最大 800mA
• 5V 电源：最大 500mA

在上述最大输出电流条件下，要求输入适配器最小支持 25W 带载能力。如果外设功耗较大，请注意不要超过电流限制。

Q3：管脚复用中 spi2 为什么出现了两次？

在复用关系表中，spi2分别与pwm0和pwm1构成复用关系。这意味着 spi2 的管脚同时关联了两组 PWM 功能。如果你需要使用 spi2，则 pwm0 和 pwm1 都无法使用；反之，如果你想使用 pwm0 或 pwm1，则需要关闭 spi2。

Q4：能否同时使用 uart3 和 i2c5？

不能。uart3和i2c5属于同一复用组，同一时间只能开启其中一个。如果两者都需要使用，则需要考虑使用其他可用的 UART 或 I2C 接口。

Q5：srpi-config 中 okay 和 disabled 分别代表什么？

• okay：对应管脚被配置为专用功能（如 UART、SPI、I2C、PWM 等），此时该管脚不能作为 GPIO 使用。
• disabled：关闭该管脚的专用功能，管脚释放为普通 GPIO，可以被 GPIO 程序读写控制。

Q6：杜邦线连接时需要注意什么？

必须在 RDK X5 下电关机状态下进行杜邦线连接或断开操作。带电插拔可能导致短路或电涌，造成开发板不可逆的损坏。接线时请仔细核对管脚编号、电源和地线位置，避免接反。

Q7：除了 button_led.py，还有哪些示例程序？

/app/40pin_samples/目录下还预置了多种功能测试代码，包括但不限于：

• GPIO 输入/输出测试
• PWM 输出测试
• I2C 通信测试
• SPI 通信测试
• UART 串口通信测试

所有测试程序均使用 Python 语言编写，详细信息可以查阅 D-Robotics 官方文档中 40PIN 相关的其他章节。

总结

本文系统介绍了 RDK X5 开发板 40PIN 管脚的定义与 GPIO 应用，核心要点回顾如下：

1. 硬件规格：40PIN GPIO 为 3.3V 逻辑电平（最大耐压 3.46V），3.3V 最大输出 800mA，5V 最大输出 500mA，适配器需支持 25W。操作时务必注意电气安全，下电后再接线。

2. 管脚复用机制：RDK X5 的部分管脚存在复用关系（uart3/i2c5、i2c0/pwm2、spi2/pwm0、spi2/pwm1、i2c1/pwm3），同一组中只能启用一项功能，全部关闭则为 GPIO。配置修改后需重启生效。

3. srpi-config 工具：通过sudo srpi-config→3 Interface Options→I3 Peripheral bus config可以菜单式地管理管脚复用，okay为专用功能、disabled为 GPIO，操作简便。

4. GPIO 实战：通过/app/40pin_samples/button_led.py示例，实现了 37 号管脚输入读取控制 31 号管脚输出，验证了 GPIO 读写功能的完整流程。

掌握了 40PIN 管脚定义与 GPIO 操作后，你就可以进一步探索 PWM 调光、I2C 传感器读取、SPI 显示屏驱动等更丰富的外设应用了。希望本文能帮助你快速上手 RDK X5 的硬件扩展开发！

来源声明：本文基于 D-Robotics 官方文档整理改写，原始来源：https://developer.d-robotics.cc/rdk_x_doc/Basic_Application/01_40pin_user_sample/40pin_define?v=3.5.0&p=RDK+X5