离线下载
PDF版 ePub版

老徐拉灯 · 更新于 2017-10-24 06:00:25

树莓派 GPIO 控制

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:

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/

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/

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/

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。正如下图 WiringPi 一栏。

python GPIO

先安装 python-dev,输入以下指令。

sudo apt-get install python-dev

安装 RPi.GPIO,依次输入以下指令。

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)   

执行:

sudo python led.py

说明:

  • GPIO.setmode(GPIO.BOARD),采用插座引脚编号方式。
  • 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。

WiringPi GPIO

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。

wiringPi 安装

  • 方案 A——使用 GIT 工具,通过 GIT 获得 wiringPi 的源代码。
git clone git://git.drogon.net/wiringPi
cd wiringPi
./build

build 脚本会帮助你编译和安装 wiringPi。

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

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

即可出现上面的 io 图。

例子

[cpp] view plaincopy 在 CODE 上查看代码片派生到我的代码片

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

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

注意事项:

  • IO 的编号方式略有不同,采用 wiring 编码方式。
  • -lwiringPi 表示动态加载 wiringPi 共享库。

BCM2835 C Library

  • 下载:$ wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.35.tar.gz
  • 解压缩:$tar xvzf bcm2835-1.35.tar.gz
  • 进入压缩之后的目录:$cd bcm2835-1.35
  • 配置:$./configure
  • 从源代码生成安装包:$make
  • 执行检查:$sudo make check
  • 安装 bcm2835库:$sudo make install
  • 例子[cpp] view plaincopy 在 CODE 上查看代码片派生到我的代码片
#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;    
}   

注意事项:

  • IO 的编号方式略有不同,采用 wiring 编码方式。
  • -lwiringPi 表示动态加载 wiringPi 共享库。