Pinout Raspberry Pi : schéma complet des broches GPIO

Le brochage d’un Raspberry Pi ouvre la porte à tout un univers de projets électroniques : capteurs, LED, bus de communication, audio, affichage… À une condition : comprendre précisément à quoi sert chaque broche GPIO, comment les alimenter et comment éviter les erreurs qui grillent une carte.

Ce guide détaille le pinout des différents modèles de Raspberry Pi, les différences entre les générations, les erreurs de câblage les plus fréquentes et les bonnes pratiques pour connecter en confiance vos composants. De la simple LED à un bus I2C complet, chaque section pose des bases solides pour vos prochains montages.

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Comprendre le pinout Raspberry Pi et le rôle des broches GPIO

Les broches GPIO d’un Raspberry Pi constituent l’interface directe entre le monde numérique de la carte et vos montages électroniques. Chaque broche correspond à un contact métallique sur le connecteur, adressable par le système d’exploitation pour envoyer ou recevoir des signaux. Ce brochage, ou pinout, suit une numérotation physique (pin 1 à 40) et une numérotation logique (GPIO0, GPIO1, etc.).

La plupart des Raspberry Pi récents (Pi 4, Pi 5, Zero 2 W) partagent un connecteur de 40 broches au format standard. On y trouve des broches de masse (GND), des alimentations 3,3 V et 5 V, ainsi qu’un ensemble de lignes multifonctions : UART, I2C, SPI, PWM, interfaces audio, signaux DPI ou SDIO, etc.

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Vue globale du pinout Raspberry Pi : alimentation, GND et signaux

Pour bien interpréter un schéma de pinout, il faut distinguer plusieurs familles de broches. Cette structure se retrouve sur la plupart des modèles à 40 broches :

• Broches 5 V : alimentation directe depuis le port USB / alimentation externe.
• Broches 3,3 V : alimentation régulée pour les capteurs et logiques compatibles 3,3 V.
• Broches GND : référence de masse commune à tous les circuits.
• GPIO numériques : broches configurables en entrée ou sortie.
• Broches dédiées aux bus série : I2C, SPI, UART, I2S.
• Broches à fonctions spéciales : EEPROM, horloges, interface DPI, SDIO, PWM audio.

Une même broche possède souvent plusieurs modes (multiplexage). Par exemple, un GPIO peut servir de ligne SPI, de sortie PWM ou de simple entrée numérique. La sélection se fait dans le logiciel, via le système d’exploitation ou par des bibliothèques spécifiques.

Pinout Raspberry Pi 5 : schéma détaillé des broches GPIO

Le Raspberry Pi 5 reprend le connecteur GPIO 40 broches, mais s’appuie sur un SoC et un contrôleur interne (RP1) plus modernes. On y trouve 28 broches multiplexées utilisables comme GPIO généraux, complétées par les lignes d’alimentation et de masse.

La logique des GPIO reste à 3,3 V. La documentation du RP1 précise également une tension maximale sur les signaux lorsqu’il n’est pas alimenté : environ 3,63 V. Au-delà, le risque de détérioration des entrées augmente fortement, en particulier lors de montages où des périphériques restent alimentés alors que le Pi 5 est éteint.

Broches d’alimentation et de masse du Raspberry Pi 5

Sur le connecteur 40 broches, plusieurs broches sont réservées à la masse (GND) et à l’alimentation. Pour la masse, le Pi 5 expose notamment les broches 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34, 39. Ces broches doivent être reliées au GND des capteurs, modules, breadboards et alimentations externes pour garantir un référentiel commun.

Les broches 5 V alimentent les périphériques nécessitant cette tension. La spécification annonce une limite de 5 V maximale côté RP1 lorsqu’il est alimenté. Pour les montages sensibles, l’ajout de fusibles réarmables ou de protections TVS constitue une approche prudente afin de réduire les risques en cas de court-circuit ou de surintensité.

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Organisation des fonctions GPIO sur Raspberry Pi 5

Le Pi 5 propose une série de broches à usage général et des affectations spécifiques pour certains bus matériels :

• GPIO généraux : GPIO17, GPIO27, GPIO22, GPIO23, GPIO24, GPIO25, GPIO5, GPIO6 sont souvent utilisés comme entrées/sorties standards pour LED, boutons, capteurs numériques.
• I2C0 : SDA sur Pin 3 / GPIO0, SCL sur Pin 5 / GPIO1 pour relier des capteurs de température, d’humidité, EEPROM, etc.
• UART0 : TX sur Pin 8 / GPIO8, RX sur Pin 10 / GPIO9 pour un terminal série, un module GPS ou un microcontrôleur.
• SPI0 : MOSI sur Pin 19 / GPIO10, MISO sur Pin 21 / GPIO9, complété par SCLK et CE sur d’autres GPIO.
• PWM / Audio : GPIO17 (Pin 11), GPIO18 (Pin 12), GPIO12 (Pin 32, audio L), GPIO13 (Pin 33, audio R) pour générer des signaux PWM, du son ou piloter des LED avec contrôle de luminosité.
• ID EEPROM : ligne horloge sur Pin 28, destinée à identifier des HAT via une EEPROM dédiée.

Le Raspberry Pi 5 ajoute également une interface DPI 24 bits utilisant les GPIO0 à GPIO27, et une interface SDIO/eMMC capable de réaffecter GPIO22 à GPIO27. Ces fonctions ciblent principalement des usages avancés : écrans parallèles, stockage rapide ou cartes d’extension spécifiques.

Sur Raspberry Pi 5, la combinaison des 28 GPIO multiplexés, des bus matériels (I2C, SPI, UART, I2S) et du DPI 24 bits offre une marge de manœuvre confortable pour concevoir des cartes d’extension complexes ou des systèmes embarqués spécialisés.

Pinout Raspberry Pi 4 : continuité et compatibilité des broches GPIO

Le Raspberry Pi 4 s’appuie lui aussi sur un connecteur GPIO 40 broches, très proche dans sa philosophie de celui du Pi 5. Le processeur Broadcom BCM2711B0, un quad-core Cortex-A72 à 1,5 GHz, s’accompagne de 1 à 8 Go de mémoire LPDDR4 et d’un GPU VideoCore VI, mais la disposition de base des GPIO reste alignée sur le standard introduit avec le Raspberry Pi B+.

Les grandes familles de broches restent donc comparables : alimentations 5 V et 3,3 V, masses GND, GPIO numériques, bus I2C, SPI, UART, ainsi que des broches pour l’audio PWM et d’autres signaux auxiliaires. La logique demeure en 3,3 V et la compatibilité avec les HAT conçus pour les générations précédentes se maintient en grande partie.

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Interfaces prises en charge par les GPIO du Raspberry Pi 4

Le Pi 4 intègre un ensemble d’interfaces que le pinout rend accessibles :

• UART matériel pour la communication série avec des modules externes ou un terminal.
• SPI pour des écrans, convertisseurs ADC/DAC, mémoires Flash, capteurs rapides.
• I2C pour un large écosystème de capteurs, afficheurs, horloges temps réel.
• PWM pour piloter LED, servomoteurs, signaux de modulation simples.

Les autres interfaces du Pi 4, comme le HDMI (2× micro-HDMI 2.0), l’Ethernet Gigabit, le Wi‑Fi 2,4/5 GHz 802.11ac, le Bluetooth 5.0 BLE ou l’audio sur jack 3,5 mm, n’utilisent pas directement les broches GPIO, mais interagissent souvent avec les projets connectés via le réseau ou le son.

Pinout Raspberry Pi Pico et Pico 2 : microcontrôleurs et GPIO multifonctions

Les Raspberry Pi Pico, Pico 2 et Pico 2 W reposent sur un microcontrôleur RP2040 ou ses évolutions, et sur des barrettes de broches latérales au format 2×20 pins. Le nombre plus réduit de broches par rapport à un Pi 4 ou Pi 5 s’accompagne d’une très grande flexibilité de configuration.

Le Raspberry Pi Pico expose 26 broches multifonctions parmi ces 40 pins. Elles supportent différentes interfaces : SPI, I2C, UART, PWM, ainsi que des entrées analogiques via l’ADC intégré. Cette approche modulaire rend le Pico très adapté aux projets temps réel, aux capteurs simples ou aux petits systèmes autonomes.

Caractéristiques GPIO du Raspberry Pi Pico

Sur Raspberry Pi Pico, les caractéristiques principales liées aux broches sont les suivantes :

• Microcontrôleur RP2040 : ARM Cortex-M0+ dual-core à 133 MHz.
• SRAM : 264 KB pour les données et piles.
• Flash : 2 MB pour le code et les ressources.
• Interfaces matérielles : 2 SPI, 2 I2C, 2 UART accessibles via les GPIO.
• ADC 12 bits : 3 canaux pour les signaux analogiques.
• PWM : 16 canaux répartis sur les GPIO.
• PIO : 8 machines d’entrée/sortie programmables pour des protocoles personnalisés.

Le pinout du Pico autorise le routage de plusieurs fonctions différentes sur une même broche, à condition de configurer le firmware en conséquence. Par exemple, un même GPIO peut servir de PWM pour une LED, puis être reconfiguré en entrée numérique avec pull-up interne pour un bouton.

Évolution avec Raspberry Pi Pico 2 et Pico 2 W

Les modèles Pico 2 et Pico 2 W conservent la structure générale des 2×20 broches, ce qui maintient la compatibilité mécanique avec de nombreux shields, breadboards et accessoires existants. Les capacités internes évoluent cependant :

• Pico 2 : 520 KB de SRAM et 4 MB de Flash.
• Pico 2 W : même base mémoire, avec Wi‑Fi et Bluetooth intégrés.

Les broches GPIO restent au cœur des interactions : liaison vers des capteurs, relais, drivers moteurs, convertisseurs DAC externes, écrans simples SPI ou I2C. Sur les versions « W », les interfaces réseau étant intégrées au module radio, elles ne dépendent pas directement des GPIO utilisateur.

La ligne Pico permet de traiter les GPIO comme un véritable terrain de jeu bas niveau : minutage précis, signaux non standard via PIO, acquisitions analogiques, tout en restant très proche des besoins réels de l’électronique embarquée.

Pinout Raspberry Pi Zero 2 W : compacité et GPIO 40 broches

Le Raspberry Pi Zero 2 W reprend le format très compact de la gamme Zero tout en intégrant un processeur quad-core à 1 GHz et 512 MB de RAM. Malgré sa taille réduite, il conserve un connecteur GPIO 40 broches compatible avec une grande partie des HAT et accessoires conçus pour les Pi classiques.

Le Zero 2 W expose également des interfaces dédiées MIPI CSI‑2 et MIPI DSI pour la caméra et l’affichage, distinctes du bloc GPIO. Les broches restent compatibles 3,3 V et suivent le même schéma logique : alimentation 5 V et 3,3 V, masses, GPIO numériques et bus série matériels (I2C, SPI, UART).

GPIO et périphériques sur Zero 2 W

Avec sa carte étroite et de faible consommation, le Zero 2 W se prête bien aux projets où le brochage GPIO sert de colonne vertébrale à tout le système :

• Commande de capteurs distants via I2C ou SPI.
• Pilotage de LED d’état, éclairage indicatif ou matrices de LED.
• Lecture de boutons, encodeurs rotatifs, interrupteurs.
• Communication série via UART avec des modules de téléinformation ou des microcontrôleurs.

Le pinout reste donc cohérent avec celui des Raspberry Pi 4 et 5, ce qui facilite le passage d’un prototype sur Pi complet vers une version plus compacte basée sur Zero 2 W, tout en conservant les mêmes connexions sur le connecteur 40 broches.

Comparatif des principaux Raspberry Pi côté GPIO et interfaces

Les différentes générations de Raspberry Pi proposent des capacités proches sur les GPIO, mais avec des variations de performances, de mémoire et d’interfaces annexes. Le tableau suivant résume les éléments clés liés au pinout et aux possibilités d’extension.

Schéma des broches GPIO : numérotation physique vs numérotation BCM

Lorsqu’on parle de pinout Raspberry Pi, deux systèmes de numérotation coexistent :

• Numérotation physique : les pins sont numérotés de 1 à 40, de haut en bas, rangée par rangée.
• Numérotation logique / BCM : chaque broche est associée à un identifiant interne (GPIO0, GPIO1, GPIO17, etc.).

Les bibliothèques comme RPi.GPIO, gpiozero ou les bindings Python utilisent souvent la numérotation BCM. Par exemple, le pin 11 correspond généralement à GPIO17. Une confusion entre ces systèmes entraîne des branchements décalés et des comportements inattendus.

Broches d’alimentation : 5 V et 3,3 V en pratique

Les broches d’alimentation sont la base de tout montage GPIO :

• 5 V : fournissent la tension d’entrée pour des cartes relais, ventilateurs, rubans LED 5 V (via drivers), petits modules électroniques.
• 3,3 V : destinées aux capteurs logiques, modules I2C/SPI, circuits de mesure fonctionnant en 3,3 V.

Le courant disponible sur ces broches dépend de l’alimentation globale du Raspberry Pi. Les cartes comme le Pi 5 tolèrent une intensité plus élevée que les générations antérieures, mais une limitation par modèle d’alimentation, par connecteur USB ou par protection interne demeure. Un calcul rapide du budget courant de chaque montage évite les coupures ou les redémarrages imprévus.

Fonctions avancées des broches GPIO : I2C, SPI, UART, PWM, DPI

Au-delà des entrées/sorties numériques simples, le pinout expose des bus matériels qui facilitent la communication avec de multiples capteurs et périphériques. Ces fonctions exploitent les broches GPIO en mode alternatif.

I2C : bus série pour capteurs et extensions

Le bus I2C repose sur deux lignes :

• SDA (données)
• SCL (horloge)

Sur Raspberry Pi 5, par exemple, I2C0 utilise GPIO0 (Pin 3) pour SDA et GPIO1 (Pin 5) pour SCL. Plusieurs périphériques partagent ces deux lignes, à condition de disposer d’adresses I2C distinctes. De nombreux capteurs environnementaux, écrans OLED, horloges RTC ou expanders de GPIO emploient ce bus.

Un projet typique consiste à lire un capteur de température sur bus I2C et à exploiter la mesure dans un script Python. Un guide comme /raspberry-pi-capteur-temperature/ illustre ce type de câblage et les subtilités de lecture logicielle.

SPI : communication rapide pour écrans et convertisseurs

Le bus SPI fournit une liaison rapide entre le Raspberry Pi et un ou plusieurs périphériques. Les broches de base incluent :

• MOSI (Master Out Slave In) : données envoyées par le Pi.
• MISO (Master In Slave Out) : données reçues par le Pi.
• SCLK : horloge.
• CE/CS : sélection de périphérique.

Le pinout du Pi 5 pointe par exemple MOSI sur Pin 19 / GPIO10 et MISO sur Pin 21 / GPIO9. Ce bus convient bien aux écrans couleur, aux convertisseurs ADC/DAC haute résolution ou à des mémoires Flash série. Une gestion attentive des niveaux logiques et du câblage des signaux CE permet de relier plusieurs périphériques au même bus.

UART : liaison série simple et robuste

Le UART fournit une liaison série asynchrone classique (TX/RX), utile pour les modules GPS, les microcontrôleurs ou l’accès console. Sur Raspberry Pi 5, TX se trouve sur Pin 8 / GPIO8 et RX sur Pin 10 / GPIO9 pour l’UART0. La configuration du débit (baudrate) se fait dans le système et les bibliothèques logicielle.

Pour dialoguer avec un microcontrôleur 5 V, un convertisseur de niveau logique ou un adaptateur USB‑série 3,3 V évite les surtensions sur les broches du Pi.

PWM et audio sur GPIO

Le PWM (Pulse Width Modulation) génère des signaux rectangulaires avec un rapport cyclique variable. Les broches comme GPIO17 (Pin 11) et GPIO18 (Pin 12) sur Pi 5 accèdent à cette fonctionnalité. Elle sert à :

• contrôler l’intensité lumineuse de LED,
• générer un signal pour des servomoteurs RC,
• produire un audio de base via filtrage analogique.

Les broches GPIO12 (Pin 32, audio gauche) et GPIO13 (Pin 33, audio droite) sont dédiées à l’audio PWM sur certains modèles, ce qui permet de sortir un signal stéréo avec un minimum de composants additionnels.

DPI, SDIO et fonctions spécialisées

Les modèles modernes comme le Raspberry Pi 5 étendent le rôle des GPIO vers des interfaces plus spécifiques :

• DPI 24 bits : utilise GPIO0 à GPIO27 pour piloter des écrans parallèles RGB.
• SDIO / eMMC : permet de réaffecter GPIO22 à GPIO27 pour un bus de stockage rapide vers des modules eMMC ou cartes spécifiques.
• Horloges générales : certaines broches peuvent fournir un signal d’horloge configurable pour des circuits externes.

Ces modes exigent souvent une configuration poussée au niveau du firmware ou des overlays de périphériques dans le système. Ils s’adressent plutôt aux projets embarqués évolués ou à la conception de cartes d’extension sur mesure.

Raspberry Pi 6 : impact potentiel sur le pinout (spéculations)

Les rumeurs autour d’un éventuel Raspberry Pi 6 évoquent un processeur ARM Cortex‑A78 quad‑core autour de 3,0 GHz, un cache mémoire plus large, une meilleure efficacité énergétique, des performances renforcées pour l’IA, une mémoire potentielle LPDDR5 jusqu’à 32 GB et un GPU VideoCore de nouvelle génération.

Côté connectivité, les spéculations mentionnent du Wi‑Fi 6, du Bluetooth 5.4, de l’Ethernet 2,5 Gb/s, du PCIe Gen3 x4, du double affichage 4K et de l’USB 3.0. Le maintien du connecteur GPIO 40 broches serait logique pour préserver l’écosystème existant, même si certaines fonctions internes des broches pourraient évoluer (nouvelles interfaces, performances accrues, modes alternatifs élargis).

Tant que la fondation Raspberry Pi ne publie pas la documentation officielle, tout schéma de pinout pour un hypothétique Pi 6 reste indicatif. Les projets critiques doivent s’appuyer uniquement sur les données confirmées des modèles disponibles.

Pratiques sûres et erreurs fréquentes avec les GPIO

Un schéma de pinout n’a de valeur que s’il est accompagné de règles de câblage rigoureuses. Plusieurs erreurs reviennent régulièrement lors de l’utilisation des GPIO :

• Appliquer du 5 V directement sur une broche logique 3,3 V.
• Oublier la masse commune entre le Raspberry Pi et une alimentation externe.
• Brancher un moteur ou un relais directement sur un GPIO sans transistor ni diode de roue libre.
• Confondre numérotation physique et numérotation BCM.

Une attention particulière doit aussi être portée aux situations où un périphérique externe reste alimenté alors que le Pi est éteint. Sur Raspberry Pi 5, la tension maximale de 3,63 V pour les entrées du RP1 non alimenté impose de vérifier les chemins de retour de courant et de limiter les flux de tension sur les lignes de signaux dans ces conditions.

Exemples d’applications concrètes autour du pinout GPIO

Une fois le schéma des broches bien assimilé, les GPIO servent de base à de nombreux montages. Quelques configurations récurrentes illustrent l’usage des différentes catégories de broches :

LED d’indication et boutons poussoirs

Les LED constituent souvent le premier contact avec les GPIO. Un montage classique relie une LED en série avec une résistance à un GPIO configuré en sortie, avec la cathode reliée à la masse. Un script Python commande alors l’allumage ou l’extinction. Le même principe s’applique aux boutons poussoirs, en configuration entrée avec résistance de tirage (pull-up ou pull-down).

Ce type de projet s’appuie directement sur la numérotation BCM, sur les broches GND et sur le respect du courant maximal par GPIO. Des tutoriels comme /raspberry-pi-led-python/ détaillent les valeurs de résistance, les modes INPUT/OUTPUT et la gestion des rebonds.

Capteurs de température, humidité, pression

Les capteurs modernes utilisent majoritairement les bus I2C ou SPI. Un projet de station météo sur Raspberry Pi 4 ou 5 reposera sur :

• une alimentation propre via 3,3 V,
• un bus I2C câblé sur SDA/SCL avec résistances de tirage adaptées,
• un script Python exploitant la bibliothèque du capteur.

Du point de vue du pinout, la maîtrise des broches SDA/SCL et de leur partage entre plusieurs capteurs représente la base de la topologie du montage. Le guide /raspberry-pi-capteur-temperature/ illustre typiquement ce type d’utilisation.

Interfaces vers microcontrôleurs et systèmes externes

Dans des architectures plus avancées, le Raspberry Pi joue un rôle de superviseur, tandis que des microcontrôleurs (Pico, Pico 2, cartes Arduino, etc.) gèrent la partie temps réel. Le pinout sert alors à :

• établir une liaison UART entre Pi et microcontrôleur,
• ou mettre en place un bus SPI ou I2C maître / esclave,
• ou encore signaler des évènements via quelques GPIO dédiés.

Le respect des niveaux logiques et des masses communes reste un passage obligé. Les schémas de pinout des deux mondes doivent être mis en regard pour éviter les inversions TX/RX ou les collisions de tensions sur les broches.

Organisation de son projet autour du pinout

La planification d’un projet Raspberry Pi gagne nettement en clarté lorsqu’on part des contraintes de pinout. L’idée consiste à :

• lister tous les périphériques nécessaires (capteurs, écrans, actionneurs),
• identifier pour chacun le type d’interface (I2C, SPI, UART, GPIO numérique, PWM, ADC sur Pico),
• réserver des broches dédiées sur le schéma du Pi,
• vérifier l’absence de conflit de multiplexage ou de sur-utilisation d’un bus.

Sur Raspberry Pi 5, par exemple, la coexistence d’un écran DPI, de plusieurs périphériques SPI et d’un bus I2C dense nécessite une analyse croisée du schéma GPIO et de la documentation officielle. Les overlays de périphériques au démarrage ajustent ensuite la configuration des modes alternatifs sur chaque broche.