初玩树莓派 B  4 GPIO操作点亮LED灯

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相信学ardunio或者其他单片机的第一个工作绝对是点亮一个LED灯，就跟C语言的hello world是一个意思，那么这次我们也要尝试用树莓派的GPIO点亮一个LED等。

1了解树莓派B的GPIO

首先了解GPIO

GPIO（英语：General-purpose input/output），通用型之输入输出的简称，功能类似8051的P0—P3，其接脚可以供使用者由程控自由使用，PIN脚依现实考量可作为通用输入（GPI）或通用输出（GPO）或通用输入与输出（GPIO），如当clk generator, chip select等。
既然一个引脚可以用于输入、输出或其他特殊功能，那么一定有寄存器用来选择这些功能。对于输入，一定可以通过读取某个寄存器来确定引脚电位的高低；对于输出，一定可以通过写入某个寄存器来让这个引脚输出高电位或者低电位；对于其他特殊功能，则有另外的寄存器来控制它们。
来自 维基百科的GPIO解释
初学来说了解GPIO可以理解成由芯片引出的一些外部针脚，至少有两个功能（输入和输出）。输出怎么解释？比如我们外接了一个LED灯，需要CPU控制某个针脚变成高电平为LED提供+电源，这就是输出。输入怎么解释？比如我们外接了一个红外人体感应器。需要CPU从某个针脚检测状态，如果感应到人体，那么某个针脚会变成高电平，这就是输入了。
GPIO的复用指的是某些引脚除了用作普通的输入输出，还有非普通IO的功能性作用。比如用做JATG调试，串口的TX，RX等,但是一个针脚每次只能作为一个功能使用，复用不是说一个针脚同一时间既可以做输入又可以做输出。
也就是说每次使用GPIO之前 需要对要使用的针脚设置对应的模式，才有对应的作用，重启以后又恢复到初始的MODE状态。每个PIN设置为不同的模式有不同的作用。有些针脚是固定的。比如 3.3V 5.5V和GND都是固定的作用，不能作为可以操作的GPIO使用。
首先来看看树莓派B的GPIO 我的PI  B是26针脚的。
树莓派的PIN有很多的编号方式：实质其实没有太多区别，只是不同的编号方式对应的PIN有不同的号码。
假设我们使用的是P1编号的15号PIN（Header一栏中15号） 名字叫GPIO3（名字也可能叫法不同），如果用BCM的标号方式就是22号。如果是WiringPi来操作的话就是3号。使用不同编号方式，PIN的号码可能是不相同的。只要对照了准确的表操作就没有任何问题。
实际图中板子上标号就是P1的编号方式。在python的gpio中就是BOARD模式。
后续如果不特别指明。就默认是P1标号方式。从上到下从左到右（我贴的图请你你顺时针转90度再数 QAQ） 编号1-26.





通过执行 #gpio readall可以准确得到你的主板的GPIO信息


我们先看一看初始的每个PIN模式是什么。这里先看结果。后续会有使用python的读取的源码。


这里可以看到 PIN8 和PIN10默认就是串口模式。前面一节调试串口的时候我们并没有设置模式。也可以正常工作就是因为板子启动后，默认 8 10 就是串口模式。其中还有
1,2,4,6,9,14,17,20,25号是电源，3.3V 5.5V或者GND。其他的默认是GPIO.IN全部是输入模式
我们点亮LED灯肯定要设置某个针脚为OUT模式。

2直接点亮一个LED灯
对照表中可以看到PIN1是3.3V电源正极。PIN6是0V也就是GND 负极。是不是接上一个LED自动就亮了呢？真聪明啊。就是这么接的,但是为了安全起见，还是接一个300左右的电阻吧。
3.3/300=0.011A=11ma .这样比较安全。 高中物理这里就不再多说了
需要的材料
1面包板 （方便插线，不用手动接线）

面包板
中间的插孔竖向是相通的，两两不互通。
边缘的插孔横向是相通的，两两不互通。

2 公对母杜邦线2条


公母很好分。
公的是插别人的。母的是被插的。（自觉面壁两分钟）
当然杜邦线还有 公-公 母-母的。因为便宜。买的时候多买一些没关系。

3 LED灯一个（参考电压3.0-3.2V）电流5-20 ma


注意LED的正负。如何区分？
第一种：引脚较长的是正，引脚较短为负，图中可以看出负极较短。
第二种：看灯头里面分为两部分，较大的一部分连着负极。较小的一部分连着正极

4       300欧姆左右的电阻一个



这个没啥好说的。

接线
PIN1 （3.3V正极）--------电阻------LED正极--------LED负极---------PIN6（GND负极）
LED灯就会亮起来了




3编程来控制LED

常用来操作树莓派GPIO的库有两个:
一个是python的 rpi.gpio (https://pypi.python.org/pypi/RPi.GPIO)
一个是C语言的wiringpi   (http://wiringpi.com/)
A： 使用RPI.GPIO
默认安装的完整版本的IMG是自带RPI.GPIO库和python环境的。不用我们安装
如果需要安装的话
#sudo apt-get update
安装python
#sudo apt-get install python
安装pip 用pip安装 rpig.pio
#sudo pip install rpi.gpio

这次我们需要修改上面的布线方案。因为我们要编程操作一个PIN了，是不能操作电源针脚。我们选择PIN3
连接方式其余的不变。将原来接PIN1的线接PIN3就好了。这里就不上图了
PIN3正极--------电阻------LED正极--------LED负极---------PIN6负极
python的语法就不说了。这个简单易学。请自学
编辑一个文本文件。写入

#导入操作GPIO的库
import RPi.GPIO as GPIO
#导入time库，我们需要用到sleep
import time
#设置引脚的编码模式为P1.等同于这里的BOARD
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
#设置PIN3的操作模式为输出
GPIO.setup(3,GPIO.OUT)
#循环执行
while True:
     #给PIN3一个高电平，此时LED亮了
     GPIO.output(3,GPIO.HIGH)
    #休眠一秒
     time.sleep(1)
    #再给PIN3一个低电平。此时LED灭了
     GPIO.output(3,GPIO.LOW)
     time.sleep(1)

上面的效果你就看到你的LED一秒闪烁一次。（这个脚本没有退出，也没有退出时清理资源）。
尝试修改sleep时间什么的也都是可以的哦
time.sleep(0.2) 闪烁频率就变快了 。

同时我们再查看一下PIN3针脚的模式



发现已经变成GPIO.OUT了。这就是我们脚本内GPIO.setup(3,GPIO.OUT)的作用。

Getmode.py脚本如下。就不再解释了。（电源PIN是不能操作的，会出异常。）

import RPi.GPIO as GPIO 
import time 
strmap={\ 
GPIO.IN:"GPIO.IN",\ 
GPIO.OUT:"GPIO.OUT",\ 
GPIO.SPI:"GPIO.SPI",\ 
GPIO.I2C:"GPIO.I2C",\ 
GPIO.HARD_PWM:"GPIO.HARD_PWM",\ 
GPIO.SERIAL:"GPIO.SERIAL",\ 
GPIO.UNKNOWN:"GPIO.UNKNOWN" 
} 
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) 
for x in range(1,26): 
 if x not in [1,2,4,6,9,14,17,20,25]: 
   print ("PIN"+str(x)+" :"+strmap[GPIO.gpio_function(x)]) 
 else: 
   print ("PIN"+str(x)+" : POWER")

B使用wiringpi操作
同样是上面的工作。这次我们用C语言的wiringpi来操作
下载wiringpi库。（git的安装就不讲了，默认完整的img也带了）
去git上clone
#git clone git://git.drogon.net/wiringPi
#cd wiringPi

#./build

等待编译完成，树莓派的B CPU 700MHZ相对来说还是比较慢。需要稍微等待

编译好以后会自动给你安装到/usr/local/lib目录中。只需要直接用头文件和lib就行
如果你的系统没有这个目录。参看wiringPi目录下的INSTALL解决

我们新建一个led.c

#include <wiringPi.h> 
#include <unistd.h> 
#include <stdbool.h> 
int main() 
{ 
//初始化环境
 wiringPiSetup(); 
//设置PIN3为输出模式 对应于，wiringpi由之前的图标号应该是8.这里特别注意
 pinMode(8,OUTPUT); 
 while(true) 
 { 
  sleep(1); 
//写入高电平
  digitalWrite(8,HIGH); 
  sleep(1); 
//写入低电平
  digitalWrite(8,LOW); 
 } 
 
}

这里需要特别注意的是 编号不再是3.而是8了。因为我们用的是wiringPi



开始编译这个文件
#gcc -o led led.c -lwiringPi
意思是通过led.c产生 led 这个bin文件，链接的时候使用wiringPi开发库（基础库是默认链接的，不要明显指出）。如果不使用-lwiringPi会提示链接错误。未定义的引用。



编译完毕后使用管理员权限执行
#sudo ./led
这样就又能看到led一秒闪烁一次了

下一次我们玩什么设备呢？
是蜂鸣器？还是人体红外感应？还是摄像头？
还是人体红外感应以后，蜂鸣器发出报警？
又或者是互联网摄像头，树莓派当客户端，通过互联网传输家里的视频到你的手机，让你在手机上也能看到家里的状况？继续为摄像头添加一个移动检测。监测到异常移动蜂鸣器报警。并且报警到外网云端？

组合蜂鸣器，人体感应，摄像头 ，互联网云终端，手机移动端  就是一个小小的安防监控系统。
再取个响亮的名字，找两个销售，脚踩*华，拳打*康，我的口水已经流出来了。我已经快要走向人生巅峰了，随后迎娶一群白富美，然后嘿嘿嘿。
砰砰砰
一阵敲门声，惊醒我，我从容地扔掉手中的卫生纸。
“谁啊”
“我是房东。这个月房租加水电费一共1276，打我支付宝啊”
“哦，过两天打给你，我还没发工资呢”
“你又要拖？还有啊，租房合同要到期了，附近人都涨了几次了，再签这次房租怎么也要涨一点的，不行就准备搬走。”
“.................”

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