Использование GPIO выводов Raspberry Pi

В этой статье описаны эксперименты с GPIO (General Purpose Input/Output, Входы/Выходы общего назначения) контактами Raspberry Pi. Я попробовал работать с ними тремя способами: Python, Bash и C. В этой статье будет описаны все три способа. Но для начала немного информации о настройке и подготовке.

Подключение к GPIO контактам RPi: Я использовал старый IDE шлейф от флоппи дисковода. Он имеет 34 контакта, а RPi имеет только 26 контактов, поэтому часть разъема не используется. На другом конце шлейфа припаяны BLS штырьки, которые вставлены в макетную плату и до сих пор очень хорошо работают.

Подключение выводов: По ссылкам есть таблица с значением выводов и схема их расположения. Выводы считаются слева на право, сверху вниз начиная с вывода 3.3В. Вот как использованы контакты у меня:
Вывод 2: 5В
Вывод 3: "GPIO0". К нему подключен один из выводов выключателя, другой его вывод подключен к GND. Этот вывод GPIO имеет внутренний подтягивающий pull-up резистор. Это означает, что когда переключатель не замкнут, на выходе высокий уровень, а когда замкнут – низкий.
Вывод 6: GND (этот вывод подключен к GND макетной платы)
Вывод 7: "GPIO4". К нему подключается анод светодиода через резистор 220 Ом.

Во всех следующих примерах будет использовано такое подключение. Различные библиотеки используют различные выводы, создавая путаницу,  поэтому я постараюсь избавиться от неё. Также отметим, что всё это делается в режиме SSH, поэтому монитор не подключен.

Важное примечание: В RPi Wiki написано, что GPIO выводы небуферизованны и незащищены, поэтому короткое замыкание представляет опасность для всего RPi, поэтому будьте осторожны! Разрабатывается новая версия платы с защитой.

Важное примечание: Все программы, которые обращаются к GPIO контактам должны быть запущены с правами администратора, иначе вы получите сообщение об ошибке.

Python

Это один из моих любимых языков, поэтому я решил попробовать его. Во-первых, установите pip (Python package installer, пакет установки Python):

sudo curl https://raw.github.com/pypa/pip/master/contrib/get-pip.py | python

Затем установите RPi.GPIO модуль для Python:

sudo pip install rpi.gpio

Теперь вы можете войти в интерпретатор Python (sudo python), и делать такие вещи:

import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setup(7, GPIO.OUT)
GPIO.output(7, True)
GPIO.output(7,False)

Bash

Я всегда любил Unix за то, что основной его идеей является то, что все является файлом. GPIO контакты Raspberry Pi также являются файлами! С применением нашей макетной платы мы можем зажигать и гасить светодиод.

sudo su -
echo "4" > /sys/class/gpio/export
echo "4" > /sys/class/gpio/export
echo "out" > /sys/class/gpio/gpio4/direction
echo "1" > /sys/class/gpio/gpio4/value
echo "0" > /sys/class/gpio/gpio4/value

Для чтения входов используйте команду "cat" и путь файла.

echo "0" > /sys/class/gpio/export
echo "in" > /sys/class/gpio/gpio0/direction
cat /sys/class/gpio/gpio0/value

C

Старый добрый C. Базовый пример для C действительно сложный, но, к счастью Гордон написал Arduino подобную библиотеку, но для Raspberry Pi! Итак, вот что нужно сделать:

Загрузите и установите библиотеку:

cd /tmp
wget http://project-downloads.drogon.net/files/wiringPi-1.tgz
tar xfz wiringPi-1.tgz
cd wiringPi/wiringPi
make
sudo make install

В системе вашего Raspberry Pi теперь установлена библиотека wiringPi, поэтому мы можем написать небольшую программу с использованием её.

cd ~
nano blink.c

Скопируйте код данной программы:

/*
 * blink.c:
 *      Simple test program to blink an LED on pin 7
 */

#include 
#include 

int main (void)
{
  int pin = 7;
  printf("Raspberry Pi wiringPi blink test\n");

  if (wiringPiSetup() == -1)
    exit (1);

  pinMode(pin, OUTPUT);

  for (;;){
    printf("LED On\n");
    digitalWrite(pin, 1);
    delay(250);
    printf("LED Off\n");
    digitalWrite(pin, 0);
    delay(250);
  }

  return 0;
}

Компилируем код:

gcc -o blink blink.c -L/usr/local/lib -lwiringPi

И запускаем:

sudo ./blink

У вас должен получиться мигающий светодиод. Теперь можно сделать что-то более интересное:

/*
 * buttonLED.c:
 *      Simple test program to change the blinking rate of an LED when a button is pressed
 */

#include 
#include 

int main (void)
{
  int pin_LED = 7;    // GPIO7 / header pin 7
  int pin_switch = 8; // SDA0 / header pin 3
  int del = 250;

  printf ("Raspberry Pi wiringPi button LED test\n") ;

  if (wiringPiSetup() == -1)
    exit (1);

  pinMode(pin_LED, OUTPUT);
  pinMode(pin_switch, INPUT);

  for (;;){
    if (digitalRead (8) == 0){ // button pressed
      del = 100;
    } else {
      del = 250;
    }

    digitalWrite(pin_LED, 1);
    delay(del);
    digitalWrite(pin_LED, 0);
    delay(del);
  }

  return 0 ;
}

А как же функция analogRead? К сожалению, в отличие от Arduino, RPi не имеет встроенного АЦП (аналого-цифрового преобразователя). Но некоторые из разрабатываемых плат будут включать в себя АЦП, например Gertboard

Оригинал статьи

Теги:

• Raspberry Pi
• Python
• Перевод