树莓派GPIO引脚功能与UART映射：BCM与wPi编号、UART0/UART1、硬件流控
说实话，刚接触树莓派GPIO的人，十有八九会被那两套编号搞晕。我当年第一次点亮LED，照着教程写GPIO 17，结果怎么都不亮——后来才发现教程用的是wPi编号，而我写的是BCM编号。嗯，这种坑踩过一次就记住了。
这一章，咱们就把GPIO的引脚功能、UART映射、编号体系彻底理清楚。你搞懂了这些，后面用pyserial跟工业设备通信才不会跑偏。
BCM编号 vs wPi编号：两套江湖规矩
树莓派40针排针上，每一针都有物理位置编号（Physical Pin Number），从1到40。但软件层面，大家用的却是另外两套编号：
| 编号体系 | 来源 | 特点 | 常用库 |
|---|---|---|---|
| BCM编号 | Broadcom SoC内部GPIO号 | 与芯片引脚直接对应，跨板卡一致 | RPi.GPIO、pigpio、wiringPi（BCM模式） |
| wPi编号 | Wiring Pi库自定义 | 按排针物理顺序重新编号，方便记忆 | wiringPi（已停更，但存量代码多） |
| Physical编号 | 排针物理位置 | 1~40，最直观，但软件不直接使用 | 仅用于参考 |
我个人习惯用BCM编号。为什么？因为它是芯片原厂的编号，换板子（比如从Pi 3B+换到Pi 4B）时，BCM编号基本不变。wPi编号虽然好记，但wiringPi库已经停更了，新项目再用它，有点给自己挖坑的意思。
核心原则：新项目一律用BCM编号。如果你接手旧代码看到wPi编号，先确认它用的是哪个库，再决定是否迁移。
UART0与UART1：两个串口的恩怨
树莓派上有两个硬件UART：UART0（也叫PL011）和UART1（也叫mini UART）。它们不是平级关系，性能差距挺大。
| 特性 | UART0 (PL011) | UART1 (mini UART) |
|---|---|---|
| 硬件基础 | 独立UART外设（ARM PL011） | 基于BCM2835 AUX模块 |
| 波特率精度 | 高，支持非标准波特率 | 低，依赖VPU时钟频率 |
| 硬件流控 | 支持（RTS/CTS） | 不支持 |
| FIFO深度 | 16字节 | 8字节 |
| 中断支持 | 完整 | 有限 |
| 默认用途 | 蓝牙（Pi 3B+/4B） | GPIO 14/15 串口终端 |
你想想看，如果跟工业设备通信，波特率要求115200甚至更高，数据量又大——用UART1就很容易丢数据。我在一个自动化产线项目里就吃过这个亏：设备偶尔丢包，排查了两天才发现是mini UART的FIFO太小，加上VPU频率波动导致波特率漂移。
避坑指南：工业通信场景，优先使用UART0。如果UART0被蓝牙占用，可以通过dtoverlay=disable-bt释放出来。别图省事直接用UART1，除非你只接调试终端。
GPIO引脚与UART映射关系
树莓派40针排针上，UART信号映射到固定的GPIO引脚。以BCM编号为例：
| UART实例 | TX (BCM) | RX (BCM) | RTS (BCM) | CTS (BCM) | 物理引脚 |
|---|---|---|---|---|---|
| UART0 | GPIO 14 | GPIO 15 | GPIO 17 | GPIO 16 | 8/10/11/12 |
| UART1 | GPIO 14 | GPIO 15 | 不支持 | 不支持 | 8/10 |
| UART0 (备用) | GPIO 0 | GPIO 1 | GPIO 2 | GPIO 3 | 27/28/3/5 |
注意，UART0和UART1的TX/RX默认都映射到GPIO 14/15。这意味着它们不能同时使用同一组引脚。你需要在/boot/config.txt里通过设备树覆盖来切换。
小技巧：如果你需要两个串口同时工作，可以把UART0映射到GPIO 0/1（物理引脚27/28），UART1保留在GPIO 14/15。这样就能同时使用两个硬件UART了。
硬件流控：什么时候必须用？
硬件流控（RTS/CTS）说白了就是让设备之间互相说“慢点，我还没处理完”。它用两根额外的信号线来实现：
- RTS（Request To Send）：发送方告诉接收方“我要发数据了，你准备好没？”
- CTS（Clear To Send）：接收方回答“准备好了，发吧”
我在项目中遇到过这样的情况：用115200波特率跟PLC通信，数据包长度256字节，没有流控。结果PLC那边处理不过来，缓冲区溢出，数据就丢了。后来加上RTS/CTS硬件流控，问题立刻解决。
什么时候必须用硬件流控？
- 波特率高于57600
- 数据包长度超过64字节
- 通信双方处理速度不匹配（比如树莓派快，设备慢）
- 半双工转全双工场景
如果只是接个调试终端，或者波特率9600、数据量很小，软件流控（XON/XOFF）也够用。但工业场景，我建议直接上硬件流控，省心。
知识结构总览
下面这张图把本章的核心逻辑串起来了。你一看就明白：编号体系、UART选择、引脚映射、流控决策，它们之间的关系。
实战：查看当前UART映射状态
在动手接线之前，先确认你的树莓派当前UART映射状态。打开终端，运行：
# 查看UART设备
ls -l /dev/serial*
# 查看GPIO功能复用状态
raspi-gpio get 14-15
# 查看设备树覆盖
dtoverlay -a | grep uart输出示例：
/dev/serial0 -> ttyAMA0
/dev/serial1 -> ttyS0
GPIO 14: level=1 func=ALT0
GPIO 15: level=1 func=ALT0这里serial0通常指向UART0（ttyAMA0），serial1指向UART1（ttyS0）。如果serial0指向ttyS0，说明UART0被蓝牙占用了，你需要释放它。
快速检查：运行ls -l /dev/serial*，看serial0指向谁。指向ttyAMA0就是UART0，指向ttyS0就是UART1。这个命令我几乎每次调试都会先用一遍。
释放UART0给串口使用
如果你用的是Pi 3B+或4B，UART0默认分配给蓝牙。想把它还给串口，编辑/boot/config.txt：
# 禁用蓝牙，释放UART0
dtoverlay=disable-bt
# 或者只禁用蓝牙的UART，保留蓝牙其他功能
dtoverlay=miniuart-bt然后重启：
sudo reboot重启后再看/dev/serial*，serial0应该指向ttyAMA0了。
注意：禁用蓝牙后，树莓派的蓝牙功能就没了。如果你需要蓝牙，用miniuart-bt方案——把UART1给蓝牙用，UART0留给串口。但UART1性能差，蓝牙通信可能受影响。我一般直接禁用蓝牙，反正工业场景很少用蓝牙。
小结
这一章的内容，说白了就是三件事：
- 编号用BCM，别用wPi，省得以后踩坑
- UART用0，别用1，除非你只接调试终端
- 流控用硬件，别省那两根线，工业通信稳定第一