第2章 Raspberry Pi 5 硬體完整介紹：GPIO、USB、HDMI、網路與電源

上一章我們認識了 Raspberry Pi 是什麼，也了解 Raspberry Pi 與 Arduino 在系統架構上的主要差異。

從本章開始，我們要正式進入 Raspberry Pi 5 的硬體世界。

如果你第一次拿到 Raspberry Pi 5，可能會看到主機板上有大量接頭：

• GPIO
• USB
• USB-C
• micro HDMI
• Ethernet
• microSD
• Camera / Display
• PCIe
• Fan
• RTC Battery

初學者很容易產生疑問：

每一個接頭到底是做什麼的？

又或者：

USB-C 可以接螢幕嗎？

GPIO 可以接 Arduino 的 5V 模組嗎？

Raspberry Pi 5 為什麼需要 5V/5A 電源？

Pi 5 一定要裝風扇嗎？

Pi 5 可以裝 SSD 嗎？

這些都是開始 Raspberry Pi 實作前應該先弄清楚的問題。

Raspberry Pi 5 使用 Broadcom BCM2712 2.4GHz 四核心 64-bit Arm Cortex-A76 處理器，並加入 Raspberry Pi 自行設計的 RP1 I/O 控制器。官方目前提供 1GB、2GB、4GB、8GB 與 16GB LPDDR4X-4267 記憶體版本。

本章先不急著寫 GPIO 程式，而是把整塊 Raspberry Pi 5 主機板認識清楚。

1. Raspberry Pi 5 是一台完整的單板電腦

Raspberry Pi 5 屬於：

Single-Board Computer，SBC

也就是：

單板電腦。

它把一台電腦的重要元件整合在一塊小型 PCB 上。

包括：

CPU
 │
 ├── RAM
 ├── GPU
 ├── USB
 ├── HDMI
 ├── Ethernet
 ├── Wi-Fi
 ├── Bluetooth
 ├── microSD
 ├── PCIe
 ├── Camera / Display
 └── GPIO

因此 Raspberry Pi 5 並不是單純的「GPIO 控制板」。

它是一台真正可以執行 Linux 的電腦，同時提供大量硬體介面，可以連接電子元件與周邊設備。Raspberry Pi 官方將 Pi 5 規格列為 BCM2712 CPU、VideoCore VII GPU、雙 micro HDMI、USB、Gigabit Ethernet、無線網路、40-pin GPIO、PCIe、MIPI Camera/Display、RTC 與 USB-C 電源等完整介面。

2. Raspberry Pi 5 主要硬體規格

先用一張表快速認識 Raspberry Pi 5。

以上主要規格均可在 Raspberry Pi 官方 Pi 5 規格中確認。

接下來我們逐一了解。

3. BCM2712：Raspberry Pi 5 的主要處理器

Raspberry Pi 5 的核心是：

Broadcom BCM2712

它內含：

Quad-Core Arm Cortex-A76 @ 2.4GHz

也就是四核心 64-bit Arm CPU。

可以把它想成 Raspberry Pi 5 的：

大腦。

它負責執行：

• Raspberry Pi OS
• Linux Kernel
• Python
• Web Server
• Database
• MQTT
• Camera 程式
• OpenCV
• GUI
• 各種應用程式

Raspberry Pi 官方表示，Pi 5 的 CPU 效能相較前代可提升至約三倍。

因此 Raspberry Pi 5 已經不只是適合 GPIO 實驗。

它也很適合：

Linux Server
Python Development
Web Application
IoT Gateway
Camera
Computer Vision
Edge Computing
AI

4. VideoCore VII GPU

Raspberry Pi 5 使用：

VideoCore VII GPU

官方規格支援：

• OpenGL ES 3.1
• Vulkan 1.3
• H.265 / HEVC 4Kp60 硬體解碼

並可輸出：

Dual 4Kp60 HDMI

也就是可以同時驅動兩個 4K 60Hz 顯示輸出。

因此 Raspberry Pi 5 除了 IoT 之外，也可以作為：

• Desktop
• Dashboard
• Kiosk
• Digital Signage
• Multimedia
• 雙螢幕開發平台

5. Raspberry Pi 5 RAM

Raspberry Pi 5 使用：

LPDDR4X-4267 SDRAM

目前官方產品頁列出的容量包括：

• 1GB
• 2GB
• 4GB
• 8GB
• 16GB

RAM 就像電腦執行程式時的工作桌。

如果只是：

• GPIO
• SSH
• Sensor
• MQTT
• 簡單 Python

不一定需要非常大的 RAM。

但如果是：

• Desktop
• 瀏覽器
• Database
• Docker
• OpenCV
• AI
• 多個 Server

更多 RAM 就會比較有利。

6. RP1：Raspberry Pi 5 很重要的新元件

除了 BCM2712，Raspberry Pi 5 還有一顆非常重要的晶片：

RP1

RP1 是 Raspberry Pi 自行設計的 I/O Controller。

官方說明 RP1 負責管理 Raspberry Pi 後期產品中的多種周邊介面，例如 USB、Ethernet、GPIO 與儲存相關 I/O。

可以簡化成：

BCM2712
             │
             │ PCIe
             ▼
             RP1
      ┌──────┼───────┐
      │      │       │
     USB    GPIO   Ethernet

如果把 BCM2712 當作：

CPU 大腦

那麼 RP1 可以理解成：

高速 I/O 管理中心。

這也是 Raspberry Pi 5 和前幾代架構上很重要的一項變化。

7. 40-pin GPIO 是什麼？

Raspberry Pi 5 保留 Raspberry Pi 標準的：

40-pin GPIO Header

GPIO 全名為：

General Purpose Input/Output

中文常稱：

通用輸入輸出接腳。

這 40 個腳位並不是全部都叫 GPIO。

裡面包含：

• 3.3V
• 5V
• GND
• GPIO
• I²C
• SPI
• UART
• PWM
• HAT ID

等用途。

概念可以先理解成：

40-pin Header
│
├── Power
│   ├── 3.3V
│   └── 5V
│
├── GND
│
└── GPIO
    ├── Digital Input
    ├── Digital Output
    ├── I²C
    ├── SPI
    ├── UART
    └── PWM

第 7 章會再完整介紹 40-pin Pinout、BCM 編號與每一類 GPIO 的使用方法。

現在先理解：

GPIO 是 Raspberry Pi 與外部電子元件溝通的重要入口。

8. GPIO 可以拿來做什麼？

GPIO Output 可以控制：

• LED
• Buzzer
• Relay
• Motor Driver
• Transistor
• LCD
• Servo 控制電路

GPIO Input 可以讀取：

• Push Button
• PIR
• Reed Switch
• Digital Sensor
• Limit Switch

另外還可以進行：

• I²C
• SPI
• UART
• PWM

所以之後我們可以建立：

Sensor
   │
   ▼
GPIO
   │
   ▼
Raspberry Pi
   │
   ├── Python
   ├── Database
   ├── MQTT
   └── Web

這就是 Raspberry Pi 很適合 IoT 的原因之一。

9. GPIO 接線最重要的電壓觀念

Raspberry Pi GPIO 是低電壓數位邏輯介面。

因此在接電子模組時，不可以看到一個模組標示「5V」就直接假設它的訊號腳可以連到 Raspberry Pi GPIO。

應該先確認：

• VCC 電壓
• GPIO Logic Level
• Sensor Output Voltage
• Module Input Voltage

必要時使用：

• Level Shifter
• Voltage Divider
• Transistor
• Driver IC

這是一個很重要的原則：

先確認訊號電壓，再接 GPIO。

特別是從 Arduino UNO R3 轉到 Raspberry Pi 的使用者，更不能直接沿用所有 5V 電路接法。

我們會在 GPIO 專章詳細處理這個問題。

10. Raspberry Pi 5 有幾個 USB？

Raspberry Pi 5 提供：

2 × USB 3.0

以及：

2 × USB 2.0

官方規格指出兩個 USB 3.0 Port 可支援同時 5Gbps 運作。

一般從外觀可以很容易分辨：

藍色 USB Port
       ↓
    USB 3.0

黑色 USB Port
       ↓
    USB 2.0

11. USB 2.0 適合接什麼？

USB 2.0 很適合：

• Keyboard
• Mouse
• USB Serial
• Arduino
• 一般低速 USB 裝置

Raspberry Pi 官方入門文件也建議，如果希望把高速 USB 3.0 Port 留給高速裝置，可以把鍵盤與滑鼠接到 USB 2.0 Port。

例如：

USB 2.0
│
├── Keyboard
├── Mouse
└── Arduino USB Serial

12. USB 3.0 適合接什麼？

USB 3.0 適合高速設備，例如：

• External SSD
• External HDD
• USB Flash Drive
• USB Camera
• 高速 Network Adapter

例如：

Raspberry Pi 5
     │
     │ USB 3.0
     ▼
 External SSD

如果要使用 USB SSD 作為資料庫或大量檔案儲存，就應優先使用 USB 3.0。

13. Raspberry Pi 5 USB 電力也有限制

USB 不只傳輸資料，也會替外部裝置供電。

如果接：

• SSD
• HDD
• 多個 USB 裝置
• 高功率 USB 周邊

就必須考慮整台 Raspberry Pi 的電力預算。

官方建議 Raspberry Pi 5 使用 5V/5A 電源；如果使用 5V/3A 電源，周邊裝置的可用電流會限制在 600mA。

所以：

電源不足有時並不是 Raspberry Pi 不能開機，而是接上周邊後才開始出現問題。

例如可能表現為：

• SSD 不穩
• USB 裝置斷線
• 系統異常
• 低電壓警告
• 突然重新啟動

因此電源是 Raspberry Pi 系統穩定度非常重要的一部分。

14. Raspberry Pi 5 的 HDMI

Raspberry Pi 5 有：

2 個 micro HDMI Port

不是一般桌上型顯示卡常見的大型 HDMI Type-A。官方入門文件確認 Raspberry Pi 5 使用兩個 micro HDMI 接頭並支援雙螢幕。

所以你通常需要：

micro HDMI → HDMI Cable

例如：

Raspberry Pi 5
 micro HDMI
     │
     ▼
    HDMI
     │
     ▼
  Monitor

15. HDMI0 與 HDMI1

Raspberry Pi 5 有兩組 HDMI。

如果只接一台螢幕，建議優先使用：

HDMI0

官方入門文件同樣建議，具有多個 HDMI Port 的 Raspberry Pi，主要螢幕接到標示 HDMI0 的連接埠。

如果接兩台螢幕，就可以使用：

HDMI0 ── Monitor 1

HDMI1 ── Monitor 2

Pi 5 官方規格支援 Dual 4Kp60 HDMI 輸出。

16. USB-C 可以接螢幕嗎？

這是一個非常常見的問題。

答案是：

不可以把 Raspberry Pi 的 USB-C 電源接頭當成一般電腦的 USB-C DisplayPort 視訊輸出。

Raspberry Pi 官方文件明確說明，Raspberry Pi 的 USB-C Port 不支援以 DisplayPort Alt Mode 連接螢幕。

因此：

錯誤：

Pi 5 USB-C
    │
    ▼
USB-C Monitor


正確：

Pi 5 micro HDMI
      │
      ▼
   Monitor

Pi 5 的 USB-C 主要是：

Power Input

而不是螢幕輸出。

17. Raspberry Pi 5 的聲音輸出

Raspberry Pi 5 不像 Raspberry Pi 4 那樣提供傳統 3.5mm TRRS 音訊／複合視訊接頭；官方硬體文件列出的 Pi 5 顯示介面為雙 micro HDMI，而 3.5mm TRRS 則列於 Pi 1～Pi 4 系列。

Pi 5 可以透過：

• HDMI
• USB Audio
• Bluetooth Audio

輸出聲音。

如果你的 HDMI 螢幕有喇叭，通常最簡單。

18. Gigabit Ethernet

Raspberry Pi 5 內建：

Gigabit Ethernet

因此可以直接使用網路線：

Router / Switch
      │
      │ Ethernet
      ▼
Raspberry Pi 5

有線網路的優勢是：

• 穩定
• 延遲低
• 適合 Server
• 適合 NAS
• 適合 Database
• 適合大量資料傳輸
• 不受 Wi-Fi 訊號干擾

如果 Raspberry Pi 長時間當：

• Web Server
• MQTT Broker
• Home Automation Server
• IoT Gateway

通常 Ethernet 是非常好的選擇。

19. Raspberry Pi 5 支援 PoE+ 嗎？

Raspberry Pi 5 的 Gigabit Ethernet 可以搭配：

PoE+

但需要額外的：

PoE+ HAT

官方 Pi 5 規格明確標示 Gigabit Ethernet 支援 PoE+，但需要另外的 PoE+ HAT。

PoE 全名：

Power over Ethernet

意思是網路線除了傳輸資料，也可以提供電力。

概念如下：

PoE Switch
    │
    │ Ethernet
    │ Data + Power
    ▼
 PoE+ HAT
    │
    ▼
Raspberry Pi 5

這對：

• 監控設備
• 工業設備
• 遠端 Sensor
• Wall Mount
• IoT Gateway

非常方便。

20. Wi-Fi

Raspberry Pi 5 內建：

Dual-band 802.11ac Wi-Fi

也就是支援：

• 2.4GHz
• 5GHz

無線網路。

因此 Raspberry Pi 可以直接：

Raspberry Pi
     )))
   Wi-Fi
     )))
   Router
     │
     ▼
 Internet

不需要額外 USB Wi-Fi Adapter。

21. 2.4GHz 與 5GHz 怎麼選？

簡單理解：

2.4GHz

通常：

• 傳播距離較遠
• 穿牆能力較好
• 頻段較容易擁擠

5GHz

通常：

• 適合較高速傳輸
• 干擾可能較少
• 距離及穿牆能力通常較弱

如果 Raspberry Pi 就放在 Router 附近，可以優先考慮 5GHz。

如果距離較遠或隔牆比較多，2.4GHz 有時反而較穩定。

實際效果仍取決於現場環境、AP 與干擾。

22. Bluetooth 5.0 與 BLE

Raspberry Pi 5 也內建：

Bluetooth 5.0

與：

Bluetooth Low Energy，BLE

可以連接：

• Bluetooth Keyboard
• Bluetooth Mouse
• Bluetooth Speaker
• BLE Sensor
• BLE Device

例如：

BLE Sensor
    )))
Raspberry Pi 5
     │
     ▼
 Database

這也是 Raspberry Pi IoT 應用的一個重要能力。

23. microSD Card

Raspberry Pi 5 主機板底部有：

microSD Card Slot

通常會把：

• Raspberry Pi OS
• Linux
• Python
• 設定檔
• Database
• 使用者資料

放在 microSD。

官方 Pi 5 規格指出 microSD 介面支援高速 SDR104 Mode。

基本架構：

microSD
   │
   ├── Boot
   ├── Raspberry Pi OS
   ├── Linux
   ├── Python
   └── User Data

24. microSD 建議準備多大？

官方目前對 Raspberry Pi OS Desktop 與 Raspberry Pi OS Full 建議至少使用：

32GB

儲存空間。

Raspberry Pi OS Lite 則建議至少：

8GB

如果是本系列課程，我比較建議：

32GB 或以上

因為後面還會安裝：

• Python Library
• Flask
• MQTT
• SQLite
• Camera
• Development Tools

容量留多一點會比較方便。

25. Raspberry Pi 5 可以使用 SSD 嗎？

可以。

而且 Pi 5 比以前更適合使用高速 SSD。

除了 USB 3.0 SSD 之外，Raspberry Pi 5 還提供：

PCIe 2.0 x1 Interface

搭配官方：

M.2 HAT+

可以連接 M.2 NVMe 裝置。

官方 M.2 HAT+ 將 Pi 5 的 PCIe 接頭轉換成 M.2 M-Key，標準版可使用 2230 或 2242 裝置。

架構如下：

Raspberry Pi 5
      │
      │ PCIe
      ▼
    M.2 HAT+
      │
      ▼
    NVMe SSD

26. 為什麼要使用 NVMe SSD？

相較一般 microSD，SSD 適合：

• 大量檔案
• Database
• Web Server
• Docker
• Compile
• Development
• NAS
• 高讀寫頻率系統

但初學者一開始：

不需要為了學 GPIO 就一定購買 NVMe。

microSD 已經足以完成前面的課程。

等做到：

• Server
• Database
• AI
• 大量資料

再考慮 SSD 即可。

27. Camera / Display MIPI 接頭

Raspberry Pi 5 有：

2 × 4-lane MIPI Camera / Display Transceiver

這一代的重要特色是：

Camera 與 Display 接頭可以互換用途。

官方產品資訊說明這兩個 Camera/DSI Display Connector 可互換，因此可以使用：

Camera + Display

也可以：

Camera + Camera

或：

Display + Display

這提供了很大的硬體彈性。

28. Camera 可以拿來做什麼？

搭配 Raspberry Pi Camera 可以製作：

• 照相機
• 監視器
• 縮時攝影
• Motion Detection
• QR Code
• OpenCV
• Object Detection
• AI Vision

例如：

Camera
   │
   ▼
Raspberry Pi 5
   │
   ├── Picamera2
   ├── OpenCV
   ├── Web
   └── AI

本系列第 16 章會正式實作 Raspberry Pi Camera。

29. Raspberry Pi 5 的 PCIe 是一般 PC PCIe 插槽嗎？

不是。

Raspberry Pi 5 提供的是：

PCIe 2.0 x1 Interface

但主機板上不是桌上型 PC 那種大型 PCIe Slot。官方規格說明，若要接高速周邊，需要搭配 M.2 HAT 或其他適配器。

因此不要誤以為可以直接把一般 PC 顯示卡插到 Pi 5。

Pi 5 的典型 PCIe 用法是：

Pi 5 PCIe FFC
      │
      ▼
   Adapter
      │
      ▼
 NVMe / Peripheral

30. Raspberry Pi 5 有 RTC

Raspberry Pi 5 加入：

Real-Time Clock，RTC

而且可以接外部 RTC Battery。

RTC 是：

即時時鐘

它可以在主機沒有正常網路時間同步的情況下，協助保存日期與時間資訊。

對於：

• Data Logger
• Industrial System
• Sensor Recorder
• Offline System
• 自動化設備

非常有價值。

31. RTC 為什麼重要？

一般 Raspberry Pi 連上 Internet 後，可以透過網路校正時間。

但是如果設備放在：

• 工廠
• 車輛
• 山區
• 離線環境
• 封閉網路

就不一定隨時可以取得 NTP。

這時：

RTC
 │
 ▼
Raspberry Pi
 │
 ▼
正確 Timestamp
 │
 ▼
Database

就非常重要。

例如感測器資料：

2026-08-17 20:00  28.2°C
2026-08-17 20:05  28.5°C
2026-08-17 20:10  28.7°C

如果系統時間不正確，資料分析就會變得沒有意義。

32. Raspberry Pi 5 有專用風扇接頭

Pi 5 主機板具有：

4-pin JST-SH PWM Fan Connector

官方文件說明，Pi 5 的 Active Cooler 與官方 Case Fan 都會接到這個專用風扇接頭。

這和一般把風扇直接接：

5V
+
GND

不同。

PWM Fan 可以讓系統依溫度控制風扇速度。

概念如下：

CPU Temperature
      │
      ▼
 Raspberry Pi OS
      │
      ▼
 PWM Fan Control
      │
      ▼
     Fan

33. Raspberry Pi 5 一定要裝風扇嗎？

如果只是非常輕的工作負載，Pi 5 並不是「完全沒有風扇就不能開機」。

但 Raspberry Pi 5 的效能比前幾代高，長時間高負載時散熱非常重要。

官方提供兩種主要散熱方案：

• Raspberry Pi 5 Case 內建風扇
• Raspberry Pi Active Cooler

並建議高負載，尤其超頻使用者使用 Active Cooler 等主動散熱。

所以本系列如果使用 Pi 5，我建議：

直接準備主動散熱。

特別是後面做到：

• Camera
• OpenCV
• Web Server
• Database
• AI

時更加值得。

34. Raspberry Pi Active Cooler

官方 Active Cooler 結合：

• Aluminium Heatsink
• Temperature-controlled Blower Fan

專門為 Raspberry Pi 5 設計，可以在高負載時協助控制溫度。

它的概念是：

BCM2712
   │
   ▼
Heatsink
   │
   ▼
Blower Fan
   │
   ▼
Heat → Air

相較單純小型散熱片，這種主動散熱更適合長時間高負載。

35. Raspberry Pi 5 首次加入實用的 Power Button

Raspberry Pi 5 主機板提供：

Power Button

這讓電源控制比早期 Raspberry Pi 更方便。

依目前 Raspberry Pi OS 官方操作：

• 按一下 Power Button：開啟 Shutdown Options
• 快速按兩下：執行關機

Terminal 中則可以使用：

sudo poweroff

安全關機。

重新啟動則使用：

sudo reboot

36. 為什麼不能直接一直拔電源？

Raspberry Pi 和 Arduino 不一樣。

Arduino 執行程式時通常不涉及完整 Linux Filesystem。

Raspberry Pi 則可能正在：

• 寫入 log
• 寫 Database
• 更新檔案
• 修改設定
• 存取 microSD

所以正常使用時應該先：

Shutdown
   ↓
Linux 停止服務
   ↓
Filesystem 完成寫入
   ↓
Power Off

而不是把拔 USB-C 當成一般的關機方式。

養成正確關機習慣，可以降低檔案系統損壞風險。

37. Raspberry Pi 5 使用什麼電源？

Pi 5 的主要電源輸入是：

USB-C

官方 Pi 5 規格為：

5V / 5A DC via USB-C

並支援 Power Delivery。

Raspberry Pi 官方目前建議搭配：

Raspberry Pi 27W USB-C Power Supply

38. 為什麼叫 27W，但 Raspberry Pi 是 5V/5A？

官方 27W USB-C Power Supply 在 Pi 5 使用的主要輸出規格為：

• 5.1V
• 5.0A
• 25.5W

同時它也提供其他 USB-PD Profile，例如 9V/3A，可達 27W。

所以不要被「27W」名稱弄混。

對 Raspberry Pi 5 最重要的是：

能提供適合 Pi 5 的 5V/5A 供電能力。

39. Raspberry Pi 4 的 5V/3A 電源可以用在 Pi 5 嗎？

Pi 5 可以在某些情況使用 5V/3A 供電，但這並不是最理想的完整供電方式。

官方目前明確列出：

Raspberry Pi 5：建議 5V/5A

如果使用：

5V/3A

則周邊設備電流會限制在：

600mA

所以如果你還要接：

• USB SSD
• HDD
• Camera
• HAT
• Fan
• 多個 USB Device

建議直接使用規格正確的 Pi 5 電源。

40. 電源瓦數夠不代表一定適合

這點初學者很容易犯錯。

例如看到手機充電器寫：

65W

就認為一定比官方 27W 更好。

其實不能只看：

最大 Watt 數。

還必須看它是否能提供 Raspberry Pi 5 需要的供電模式。

所以挑電源時應該確認：

Voltage
+
Current
+
USB-PD Profile
+
Cable

而不是只看：

65W > 27W

就直接認為一定可以正常使用。

41. USB-C 電源線也很重要

電源除了 Adapter，本身還有：

Cable

官方文件也提醒，電源規格是以裝置端實際電壓需求考量，線材上的電壓損失也必須考慮。

因此不要使用：

• 太細
• 太長
• 品質差
• 接點不良

的 USB-C Cable 供電。

高電流時線材壓降會更加明顯。

42. Raspberry Pi 5 主機板介面總整理

現在可以把 Pi 5 硬體重新整理一次：

Raspberry Pi 5

 ┌─────────────────────────────────────────┐
 │                                         │
 │  BCM2712 CPU          LPDDR4X RAM        │
 │                                         │
 │             RP1 I/O Controller          │
 │                                         │
 │  40-pin GPIO          Fan Connector     │
 │                                         │
 │  MIPI CAM/DISP 0      MIPI CAM/DISP 1   │
 │                                         │
 │  PCIe                 RTC Battery       │
 │                                         │
 │  microSD                                │
 │                                         │
 │  micro HDMI 0         micro HDMI 1      │
 │                                         │
 │  USB 3.0 ×2           USB 2.0 ×2        │
 │                                         │
 │  Gigabit Ethernet                       │
 │                                         │
 │  USB-C Power          Power Button      │
 │                                         │
 └─────────────────────────────────────────┘

        Wi-Fi + Bluetooth 5 / BLE

實際零件位置請以主機板絲印及官方硬體文件為準；以上圖是功能分類示意。

43. Raspberry Pi 5 的各介面適合接什麼？

44. GPIO、USB、PCIe 有什麼不同？

這三種介面初學者也容易混在一起。

GPIO

適合：

LED
Button
Sensor
Relay

主要是電子控制。

USB

適合：

Keyboard
Mouse
SSD
Arduino
Camera

主要是標準電腦周邊。

PCIe

適合：

NVMe
高速裝置
特殊擴充硬體

主要是高速內部擴充。

所以不是看到一個硬體就全部接 GPIO。

要先判斷它屬於哪種介面。

45. Raspberry Pi 5 和 Arduino UNO 的硬體介面差異

因此你可以再次看到：

Raspberry Pi 5 是電腦。

而：

Arduino UNO R3 是微控制器開發板。

兩者硬體設計目的不同。

46. Raspberry Pi 5 沒有一般 Arduino 式 Analog Input

這一點很重要。

Raspberry Pi 5 的標準 40-pin GPIO 並沒有提供像 Arduino UNO：

A0
A1
A2
A3
A4
A5

這種一般用途 Analog Input。

所以如果要讀：

• Potentiometer
• Analog Light Sensor
• Analog Pressure Sensor
• Analog Voltage

通常會搭配：

ADC

例如：

MCP3008

Analog Sensor
     │
     ▼
  MCP3008
     │ SPI
     ▼
Raspberry Pi 5

我們會在第 13 章完整實作。

47. Raspberry Pi 5 初次使用建議設備

如果你準備跟著本系列做完整實驗，建議至少準備：

Raspberry Pi 主機

• Raspberry Pi 5

儲存

• 32GB 或以上 microSD

電源

• 適合 Raspberry Pi 5 的 USB-C 電源
• 建議官方 27W USB-C Power Supply 或符合需求的可靠電源

散熱

• Active Cooler

或：

• Raspberry Pi 5 Case with Fan

顯示

• micro HDMI → HDMI Cable
• HDMI Monitor

輸入

• USB Keyboard
• USB Mouse

網路

• Ethernet

或：

• Wi-Fi

48. 後續 GPIO 實驗建議材料

接下來做到 GPIO 時，可以準備：

• Breadboard
• Dupont Wire
• LED
• 220Ω～330Ω Resistor
• Push Button
• Buzzer
• Relay Module
• DHT11 / DHT22
• LCD1602 I²C
• MCP3008
• Potentiometer
• SG90 Servo

不要一次全部接上。

我們會依章節逐步增加。

49. 新手第一次接 Raspberry Pi 5 的建議順序

建議：

1. 安裝散熱器
       ↓
2. 準備 microSD
       ↓
3. 寫入 Raspberry Pi OS
       ↓
4. 插入 microSD
       ↓
5. 接 micro HDMI
       ↓
6. 接 Keyboard / Mouse
       ↓
7. 接 Ethernet（選擇性）
       ↓
8. 最後接 USB-C Power
       ↓
9. 開機

官方 Raspberry Pi 入門流程同樣建議先準備 Boot Media、連接周邊，最後才連接電源。

這是一個值得養成的習慣：

Power 最後接。

50. GPIO 實驗時的建議流程

開始電子實驗後，我建議採用：

Shutdown
   ↓
Power Off
   ↓
確認 GPIO Pin
   ↓
接線
   ↓
再次檢查
   ↓
Power On
   ↓
執行程式

不要養成：

Pi 開著
   ↓
亂拔線
   ↓
線碰到旁邊 Pin

的操作習慣。

因為 40-pin Header 同時存在：

• Power
• GND
• GPIO

接錯腳位可能會造成硬體風險。

51. 初學者最容易犯的十個 Raspberry Pi 5 硬體錯誤

錯誤 1：把 USB-C 當螢幕輸出

Pi 5 的螢幕主要接：

micro HDMI

USB-C 不提供 DisplayPort Alt Mode。

錯誤 2：使用不適合的 USB-C 充電器

不要只看：

Watt

還要確認供電模式。

錯誤 3：使用品質不佳的 USB-C 線

高電流供電時，Cable 也非常重要。

錯誤 4：以為 Pi 5 所有 GPIO 都是 5V

不是。

40-pin Header 內同時包含 Power、Ground 與 GPIO，接線前必須確認 Pinout。

錯誤 5：直接把馬達接 GPIO

GPIO 是控制訊號，不是馬達電源。

應使用：

• Motor Driver
• Transistor
• MOSFET
• External Power

等適當驅動方式。

錯誤 6：直接拔電源關機

Pi 5 執行的是 Linux。

正常情況下應該先：

sudo poweroff

再斷電。

錯誤 7：Pi 5 長期高負載卻完全沒有散熱

Camera、OpenCV、AI、Compile 與 Server 等高負載應考慮主動散熱。官方亦提供專為 Pi 5 設計的 Active Cooler。

錯誤 8：把 HDMI 線買成一般 HDMI-to-HDMI

Pi 5 主機端是：

micro HDMI

錯誤 9：以為 Pi 5 有 Arduino A0

標準 GPIO 沒有 Arduino UNO 類型的一般 Analog Input。

類比 Sensor 通常需要外接 ADC。

錯誤 10：先通電再慢慢研究 GPIO 怎麼接

比較好的順序是：

先查 Pinout → 斷電 → 接線 → 檢查 → 上電。

52. Raspberry Pi 5 適合當 Desktop 還是嵌入式控制器？

答案是：

兩種都可以。

如果接：

Monitor
Keyboard
Mouse

它可以是一台：

Linux Desktop

如果不接這些設備，只透過：

SSH
Network

操作，它又可以成為：

Headless Computer

Raspberry Pi 官方也將 Desktop 與 Headless 列為兩種常見使用方式。

53. Headless Raspberry Pi 是什麼？

Headless 的意思不是沒有作業系統。

而是：

沒有直接連接螢幕、鍵盤、滑鼠。

例如：

Wi-Fi / Ethernet
Windows PC ─────────────────── Raspberry Pi
                    SSH

這種方式非常適合：

• Server
• IoT
• Gateway
• Sensor
• Remote Device

第 5 章會完整介紹 SSH 與 Headless Raspberry Pi。

54. Raspberry Pi 5 硬體架構可以怎麼理解？

現在可以把 Pi 5 想成三個層次：

第一層：運算
─────────────────
BCM2712
RAM
GPU


第二層：電腦 I/O
─────────────────
RP1
USB
Ethernet
HDMI
Wi-Fi
Bluetooth
microSD
PCIe


第三層：電子實驗
─────────────────
GPIO
I²C
SPI
UART
PWM
Camera
Display

這三層結合起來，就是 Raspberry Pi 和一般微控制器開發板最大的差異之一。

55. 本章重點整理

學完本章，應該先掌握以下觀念：

1. Raspberry Pi 5 是一台完整的 Linux 單板電腦。
2. Raspberry Pi 5 使用 BCM2712 2.4GHz 四核心 Arm Cortex-A76 CPU。
3. Raspberry Pi 5 使用 VideoCore VII GPU。
4. 官方目前提供最高 16GB RAM 的 Pi 5。
5. RP1 是 Pi 5 很重要的 I/O Controller。
6. Pi 5 保留標準 40-pin GPIO。
7. Pi 5 有 2 個 USB 3.0 與 2 個 USB 2.0。
8. Pi 5 有兩個 micro HDMI，可支援雙 4Kp60 輸出。
9. Pi 5 內建 Gigabit Ethernet。
10. Pi 5 內建 Dual-band Wi-Fi。
11. Pi 5 內建 Bluetooth 5.0 / BLE。
12. microSD 可以安裝 Raspberry Pi OS。
13. Pi 5 有 PCIe 2.0 x1，可透過適配器連接 NVMe。
14. Pi 5 有兩個 4-lane MIPI Camera/Display 介面。
15. Pi 5 有 RTC。
16. Pi 5 有專用 PWM Fan Connector。
17. Pi 5 有實體 Power Button。
18. 官方建議 Pi 5 使用 5V/5A 電源。
19. 5V/3A 可以有限制地使用，但周邊電流會受到限制。
20. USB-C 不能當成 DisplayPort 螢幕輸出。

FAQ：Raspberry Pi 5 硬體常見問題

Q1：Raspberry Pi 5 有多少 RAM？

目前官方 Pi 5 產品線提供 1GB、2GB、4GB、8GB 與 16GB LPDDR4X-4267 RAM 版本。

Q2：Raspberry Pi 5 有幾個 USB？

共有：

• 2 × USB 3.0
• 2 × USB 2.0

Q3：Raspberry Pi 5 是一般 HDMI 嗎？

不是。

Pi 5 使用：

micro HDMI

共有兩個輸出。

Q4：Raspberry Pi 5 USB-C 可以輸出畫面嗎？

不能使用 USB-C DisplayPort Alt Mode 輸出螢幕畫面。

應使用 micro HDMI。

Q5：Raspberry Pi 5 可以接兩台 4K 螢幕嗎？

可以。

官方規格支援 Dual 4Kp60 HDMI Display Output。

Q6：Raspberry Pi 5 有 Wi-Fi 嗎？

有。

內建 Dual-band 802.11ac Wi-Fi。

Q7：Raspberry Pi 5 有 Bluetooth 嗎？

有。

支援 Bluetooth 5.0 與 Bluetooth Low Energy。

Q8：Raspberry Pi 5 可以插 NVMe SSD 嗎？

可以，但需要透過 Pi 5 的 PCIe 介面搭配 M.2 HAT+ 或其他合適 Adapter。

Q9：Raspberry Pi 5 有 RTC 嗎？

有。

Pi 5 內建 RTC 功能，並可搭配外部 RTC Battery。

Q10：Raspberry Pi 5 一定要 5V/5A 嗎？

官方建議 Pi 5 使用 5V/5A 電源。

5V/3A 也能在受限制的情況使用，但可供周邊使用的電流會限制在 600mA。

Q11：Raspberry Pi 5 一定要 Active Cooler 嗎？

不是完全沒有 Active Cooler 就無法使用，但如果要長時間進行高負載工作，主動散熱非常值得配置。官方提供 Pi 5 Active Cooler 與具有風扇的 Pi 5 Case 等方案。

Q12：Raspberry Pi 5 可以直接接 Arduino 嗎？

可以透過 USB Serial 等方式連接。

如果是直接使用 GPIO、UART、I²C 或 SPI 互接，則必須進一步確認電壓與介面規格。

後面的 UART 章節會進行 Raspberry Pi 與 Arduino 通訊實作。

結語

Raspberry Pi 5 看起來只是一塊小型電路板，但如果把每個主要元件拆開來看，就會發現它實際上已經是一台功能相當完整的電腦。

它具有：

BCM2712 CPU
     +
VideoCore VII GPU
     +
LPDDR4X RAM
     +
RP1
     +
USB
     +
HDMI
     +
Ethernet
     +
Wi-Fi
     +
Bluetooth
     +
microSD
     +
PCIe
     +
Camera
     +
GPIO

這也是 Raspberry Pi 5 最有價值的地方：

它同時連接了「電腦世界」與「電子控制世界」。

電腦世界有：

Linux
Python
Network
Web
Database
Camera
AI

電子世界有：

GPIO
LED
Button
Sensor
Relay
Motor
I²C
SPI
UART

而 Raspberry Pi 5 可以把兩邊整合在同一個系統中。

現在我們已經認識 Raspberry Pi 5 主機板，下一步就要讓它真正開機。

下一章

第 3 章 Raspberry Pi OS 安裝教學：使用 Raspberry Pi Imager 建立開機 microSD

下一章將實際完成：

• Raspberry Pi OS 是什麼
• Raspberry Pi Imager 下載與使用
• Raspberry Pi OS Desktop / Full / Lite 差異
• 32-bit 與 64-bit 基本概念
• microSD 選擇
• 寫入 Raspberry Pi OS
• 設定 Hostname
• 建立使用者
• 設定密碼
• 設定 Wi-Fi
• 設定地區與時區
• 預先開啟 SSH
• 第一次開機
• 常見無法開機問題

完成下一章之後，就會正式擁有一台可以操作的 Raspberry Pi Linux 電腦。