第5章树莓派GPIO控制

程序员文章站 2024-02-23 21:02:34

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5.1常用开源工程简介

树莓派内核中已经编译自带了gpio的驱动，我们常通过一些第三方写好的库函数来完成具体的操作，比较常见的操作库函数有：
1、Python GPIO
【开发语言】——python
【简单介绍】——树莓派官方资料中推荐且容易上手。python GPIO是一个小型的python库，可以帮助用户完成raspberry相关IO口操作，但是python GPIO库还没有支持SPI、I2C或者1-wire等总线接口。
【官方网站】—— https://code.google.com/p/raspberry-gpio-python/
2、wiringPi
【开发语言】——C语言
【简单介绍】——wiringPi适合那些具有c语言基础，在接触树莓派之前已经接触过单片机或者嵌入式开发的人群。wiringPi的API函数和arduino非常相似，这也使得它广受欢迎。作者给出了大量的说明和示例代码，这些示例代码也包括UART设备，I2C设备和SPI设备等。
【官方网站】—— http://wiringpi.com/
3、BCM2835 C Library
【开发语言】——C语言
【简单介绍】BCM2835 C Library可以理解为使用C语言实现的相关底层驱动，BCM2835 C Library的驱动库包括GPIO、SPI和UART等，可以通过学习BCM2835 C Library熟悉BCM2835相关的寄存器操作。如果有机会开发树莓派上的Linux驱动，或自主开发python或PHP扩展驱动，可以从BCM2835 C Library找到不少的“灵感”。
【官方网站】—— http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/

5.2树莓派GPIO编号方式

1、功能物理引脚：
从左到右，从上到下：左边基数，右边偶数：1-40。
2、BCM:
编号侧重CPU寄存器，根据BCM2835的GPIO寄存器编号。
3、wpi：
编号侧重实现逻辑，把扩展GPIO端口从0开始编号，这种编号方便编程。

图1

5.3 python GPIO

1、先安装python-dev，输入以下指令。

 $ sudo apt-get install python-dev

2、安装RPi.GPIO。
1)下载：
直接在Python官网上下载。

图2
地址：
https://pypi.python.org/packages/e2/58/6e1b775606da6439fa3fd1550e7f714ac62aa75e162eed29dbec684ecb3e/RPi.GPIO-0.6.3.tar.gz
或者使用命令：

 $ wget https://pypi.python.org/packages/e2/58/6e1b775606da6439fa3fd1550e7f714ac62aa75e162eed29dbec684ecb3e/RPi.GPIO-0.6.3.tar.gz

2)解压缩：

$ sudo tar xvzf RPi.GPIO-0.6.3.tar.gz

3)进入解压之后的目录：

$ cd RPi.GPIO-0.6.3

4)启动安装：

$ sudo python setup.py install

3、例子：

# -*- coding: utf-8 -*-    
 import RPi.GPIO as GPIO    
 import time    
 # BOARD编号方式，基于插座引脚编号    
 GPIO.setmode(GPIO.BOARD)    
 # 输出模式    
 GPIO.setup(11, GPIO.OUT)    

 while True:    
     GPIO.output(11, GPIO.HIGH)    
     time.sleep(1)    
     GPIO.output(11, GPIO.LOW)    
     time.sleep(1)

4、执行：

sudo python led.py

5、说明：
1)GPIO.setmode(GPIO.BOARD)，采用插座引脚编号方式。
2)由于采用插座引脚编号方式，此处的11脚相当于BCM2835寄存器编号方式的引脚11。

5.4 WiringPi

1、说明：
WiringPi是应用于树莓派平台的GPIO控制库函数，WiringPi遵守GUN Lv3。wiringPi使用C或者C++开发并且可以被其他语言包转，例如python、ruby或者PHP等。
wiringPi包括一套gpio控制命令，使用gpio命令可以控制树莓派GPIO管脚。用户可以利用gpio命令通过shell脚本控制或查询GPIO管脚。wiringPi是可以扩展的，可以利用wiringPi的内部模块扩展模拟量输入芯片，可以使用MCP23x17/MCP23x08（I2C 或者SPI）扩展GPIO接口。另外可通过树莓派上的串口和Atmega（例如arduino等）扩展更多的GPIO功能。另外，用户可以自己编写扩展模块并把自定义的扩展模块集成到wiringPi中。WiringPi支持模拟量的读取和设置功能，不过在树莓派上并没有模拟量设备。但是使用WiringPi中的软件模块却可以轻松地应用AD或DA芯片。
2.wiringPi安装
1)方案A——使用GIT工具
通过GIT获得wiringPi的源代码
（1）更新源：

$ sudo apt-get update

（2）安装python：

$ sudo apt-get install python-dev

（3）安装python-pip（ python-pip是一个可以替代easy_install的安装和管python软件包的工具）

$ sudo apt-get install python-pip

（4）利用pip安装rpi.gpio：

$ sudo pip install rpi.gpio

测试安装成功：

图3
（5）安装git

$ sudo apt-get install git

载winringPi库

$ git clone git://git.drogon.net/wiringPi

（6）编译和安装库

$ cd wiringPi
$ ./build

另外大家可以使用下面的命令对库进行更新

$ cd wiringPi
$ git pull origin

build脚本会帮助你编译和安装wiringPi
2)方案B——直接下载
我们可以在https://git.drogon.net/?p=wiringPi;a=summary网站上直接下载最新版本编译使用

tar xfz wiringPi-xx.tar.gz
cd wiringPi-xx
./build

3、测试：
wiringPi包括一套gpio命令，使用gpio命令可以控制树莓派上的各种接口，通过以下指令可以测试wiringPi是否安装成功。

$gpio -v
$gpio readall

即可出现io图

图4
4、例子：

#include <wiringPi.h>    
int main(void)    
{    
  wiringPiSetup() ;    
  pinMode (0, OUTPUT) ;    
  for(;;)     
  {    
    digitalWrite(0, HIGH) ; delay (500) ;    
    digitalWrite(0,  LOW) ; delay (500) ;    
  }    
}

5、编译运行：
在树莓派上:

gcc -Wall -o test test.c -lwiringPi 
sudo ./test

在虚拟机中：

am-linux-gcc -Wall -o test test.c -lwiringPi 
sudo ./test

6、注意事项：
1）IO的编号方式略有不同，采用wiring编码方式。
2）-lwiringPi表示动态加载wiringPi共享库。

5.5 BCM2835 C Library

1、下载:

$sudo wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.35.tar.gz

2、解压缩:

$sudo tar xvzf bcm2835-1.35.tar.gz

3、进入压缩之后的目录:

$cd bcm2835-1.35

4、配置:

$sudo ./configure

5、从源代码生成安装包:

$sudo make

6、执行检查:

$sudo make check

7、安装 bcm2835库:

$sudo make install

8、例子

#include <bcm2835.h>    
// P1插座第11脚    
#define PIN RPI_GPIO_P1_11    

int main(int argc, char **argv)    
{    
  if (!bcm2835_init())    
  return 1;    

  // 输出方式    
  bcm2835_gpio_fsel(PIN, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP);    

  while (1)    
  {    
    bcm2835_gpio_write(PIN, HIGH);    
    bcm2835_delay(100);    

    bcm2835_gpio_write(PIN, LOW);    
    bcm2835_delay(100);    
  }    
  bcm2835_close();    
  return 0;    
}

9、编译运行：
在树莓派上:

gcc -Wall -o test test.c –lbcm2835
sudo ./test