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ラズベリーパイ（Raspberry Pi）は、小さなコンピュータですが GPIO（General Purpose Input/Output） というピンを使うことで、LEDやセンサー、モーターなどの電子部品を直接制御できます。

しかし、GPIOピンにはそれぞれ役割があり、正しく理解して使わないと誤作動や故障の原因になります。GPIOピンの役割や配置、Pythonでの基本的な操作方法を紹介します。

GPIOとは？

GPIOとは、汎用入出力ピンのことで、ラズベリーパイの基板の端にずらっと並んでいる金属ピンのことです。

• Input（入力）：ボタンやセンサーの信号を受け取る
• Output（出力）：LEDを光らせたりモーターを回したりする

簡単にいうと「電子部品とラズパイをつなぐ窓口」です。

GPIOピンの本数と並び方

40ピンのGPIOヘッダーが搭載されています。

• 電源用のピン（3.3V、5V）
• GND（グラウンド）
• 特殊な通信ピン（I²C, SPI, UART）

これらが混在しているので、正しいピンを使うことが重要です。

Raspberry Pi 5 GPIOピン配置（40ピンヘッダー）

（写真の右上がGPIOの（２）番ピン）

 3.3V  (1) (2)  5V
 GPIO2 (3) (4)  5V
 GPIO3 (5) (6)  GND
 GPIO4 (7) (8)  GPIO14
  GND  (9) (10) GPIO15
 GPIO17(11)(12) GPIO18
 GPIO27(13)(14) GND
 GPIO22(15)(16) GPIO23
 3.3V  (17)(18) GPIO24
 GPIO10(19)(20) GND
 GPIO9 (21)(22) GPIO25
 GPIO11(23)(24) GPIO8
  GND  (25)(26) GPIO7
 ID_SD (27)(28) ID_SC
 GPIO5 (29)(30) GND
 GPIO6 (31)(32) GPIO12
 GPIO13(33)(34) GND
 GPIO19(35)(36) GPIO16
 GPIO26(37)(38) GPIO20
  GND  (39)(40) GPIO21

GPIOを使うときに必要な道具：ブレッドボードとジャンパーワイヤー

GPIOをラズベリーパイ本体に直接電子部品を差し込んで使うのは危険です。そこで便利なのが ブレッドボード と ジャンパーワイヤー です。

これらを使うことで、安全かつ簡単に電子回路を組むことができます。

ブレッドボードとは？

ハンダ付けをせずに電子部品を差し込んで回路を組める板のことです。初心者が電子工作を始めるときの必需品です。

特徴

• 穴がたくさん空いていて、部品やワイヤーを差し込むだけで電気的に接続できる
• 何度でもやり直しができる
• 配線の構造を目で見て確認できるので分かりやすい

ラズパイでLEDやセンサーを使うときは、このブレッドボードに部品を差し込み、ジャンパーワイヤーでGPIOとつなぎます。

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ジャンパーワイヤーとは？

ラズパイのGPIOピンとブレッドボードをつなぐケーブルです。色や長さがいろいろあり、配線を見やすくするために色分けして使うのが一般的です。

種類

• オス-オス：ブレッドボード同士をつなぐ
• オス-メス：ラズパイのGPIOピンとブレッドボードをつなぐ（よく使う）
• メス-メス：センサーやモジュール同士をつなぐ

初心者はまず オス-メスのジャンパーワイヤー をセットで持っておくと便利です。また「ブレッドボード + ジャンパーワイヤーセット」を買えばすぐに電子工作を始められます。

LED点灯プログラムを試す前に、まずはブレッドボードとジャンパーワイヤーで安全な配線環境を整えましょう！

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PythonでGPIOを操作する基本

ラズベリーパイでは、Pythonを使ってGPIOを簡単に操作できます。特に初心者には、gpiozeroモジュールを使う方法が分かりやすくおすすめです。

PythonでGPIOを使うには、まずプログラムの冒頭で import を行います。

① モジュール全体を読み込む場合

import gpiozero
import signal

led = gpiozero.LED(17)
button = gpiozero.Button(2)

led.on()
signal.pause()   # プログラムを終了しないで待機する

メリットは「どのモジュールのクラスか分かりやすい」こと。
デメリットは「毎回 gpiozero. を書く必要がある」こと。

② 必要なクラスだけを読み込む場合

from gpiozero import LED, Button
import signal

led = LED(17)
button = Button(2)

led.on()
signal.pause()

シンプルに LED(17) と書けるので初心者向きです。
公式ドキュメントでもこちらの書き方がよく使われています。

③ LEDを光らせるだけの最小コード

「まずはLEDを光らせてみたい！」という場合は、これだけでもOKです。

from gpiozero import LED
import time

led = LED(17)
led.on()           # LEDを点灯
time.sleep(5)      # 5秒間つけっぱなし
led.off()          # 消灯

まずはLEDを点灯させるところから始めて、慣れてきたらボタンやセンサーに挑戦してみましょう！

次回は、防犯・災害対策に！Raspberry Piで作るセンサー連動自動撮影カメラシステムです。

イケオジ流！ラズベリーパイ（Raspberry Pi）一覧はこちら

ラズベリーパイを始めるならこれ！本体・モニター・センサー類の商品リスト

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