树莓派GPIO口上手

前言
玩过单片机的同学就知道,你的第一个单片机程序可能就是点亮一个LED灯,下面我们也通过点亮一个LED为目的来介绍下树莓派的GPIO使用方式。
树莓派GPIO控制有以下三种方式:
  • Python GPIO

该库更确切的名称为raspberry-gpio-python,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。除了python GPIO之外,还有众多的python扩展库(例如webiopi),毫无疑问的说python非常适合树莓派,树莓派也非常适合python。
  • wiringPi

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,毫无疑问地说wiringPi功能非常强大。
  • BCM2835 C Library

BCM2835 C Library可以理解为使用C语言实现的相关底层驱动,它给我的感觉更像STM32的库函数,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”。


准备
开始进行实验之前,可能需要自己动手焊接一个简单电路,也就是将一个LED灯和一个1K的电阻串接并接在树莓派上,其次若是首次使用GPIO,可能需要通过网络安装GPIO库,所以你的树莓派得连接网络,硬件电路连接如下图所示:
树莓派GPIO口上手
首次使用这三种库都需要进行安装,下面就针对每一种库的安装方法进行简单的说明
1,安装Python GPIO
行版本的系统已经安装好了,不过也可以使用
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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sudo apt-get install python-rpi.gpio

或者
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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sudo apt-get install python3-rpi.gpio

进行安装
2,安装wiringPi
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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git clone git://git.drogon.net/wiringPi
cd wiringPi
./build

3,安装BCM2835 C Library
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wget [url=http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.42.tar.gz]http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.42.tar.gz[/url]
tar xvzf bcm2835-1.42.tar.gz
cd bcm2835-1.42
./configure
make
sudo make check
sudo make install


安装完成后可以通过如下命令查看GPIO引脚编号和定义
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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gpio readall

结果如下图所示:
树莓派GPIO口上手
Physical那一列对应的就是树莓派物理引脚的编号,BCM就是BCM2835的定义,wPi那列就是wiringPi的定义,当然在这里还能看到每个引脚的功能名称,当前工作模式以及当前电压。

用Python实现
新建一个名为gpio_led.py的文件,在windows下可以先新建一个记事本文件,然后把名字改为gpio_led.py即可,注意扩展名也需要由原来的.txt更改为.py,在Linux系统中也一样,然后用记事本打开文件,输入如下内容:
[Python] 纯文本查看 复制代码
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# -*- 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)

若是在Windows下写的程序,则可以用一个FTP软件将文件上传到树莓派中,然后用cd命令进入文件目录,通过
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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sudo python gpio_led.py

即可执行该程序,是不是看到LED闪烁起来了!
若不想程序执行了可以使用Ctrl+C结束Python程序。

用WiringPi实现
新建一个gpio_led.c的文件,将如下程序代码输入文件中
[C] 纯文本查看 复制代码
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#include <wiringPi.h>
int main(void)
{
  wiringPiSetup() ;
  pinMode (0, OUTPUT) ;
  for(;;)
  {
    digitalWrite(0, HIGH) ; delay (500) ;
    digitalWrite(0,  LOW) ; delay (500) ;
  }
}

若该文件是在Windows系统下新建的,则需要用FTP软件上传到树莓派中,同样使用cd命令进入文件所在目录,然后使用如下命令进行程序的编译链接:
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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gcc -Wall -o gpio_led gpio_led.c -lwiringPi

成功编译后会在当前目录下生成一个名为gpio_led的文件,使用 sudo ./gpio_led命令即可运行程序,当然你不想程序运行了也可以使用Ctrl+C结束程序运行。


用BCM2835 C Library实现
同样新建一个名为gpio_led.c的程序文件,然后输入如下程序内容:
[C] 纯文本查看 复制代码
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#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;
}

若该文件是在Windows系统下新建的,则需要用FTP软件上传到树莓派中,同样使用cd命令进入文件所在目录,然后使用如下命令进行程序的编译链接:
[Shell] 纯文本查看 复制代码
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gcc -Wall -o gpio_led gpio_led.c -lbcm2835

成功编译后会在当前目录下生成一个名为gpio_led的文件,使用 sudo ./gpio_led命令即可运行程序,当然你不想程序运行了也可以使用Ctrl+C结束程序运行。


结束语
以上内容都是针对初次使用GPIO时需要做的工作,GPIO本身功能还是比较强大的,比如SPI,I2C,UART总线控制等,后面会有相关的教程对这些总线的应用进行介绍。

转载自:http://www.embed-net.com/thread-139-1-1.html