基于wiringPi库的树莓派外设开发

一.wiringPi库基本概述

在使用wiringPi库时，需要包含头文件 #include<wiringPi.h>。凡是写wiringPi的程序，都包含这个头文件。

使用wiringPi时，必须在执行任何操作前初始化树莓派，否则程序不能正常工作。

int wiringPiSetup (void)	返回:执行状态，-1表示失败	当使用这个函数初始化树莓派引脚时，程序使用的是wiringPi 引脚编号表。引脚的编号为 0~16 需要root权限
int wiringPiSetupGpio (void)	返回执行状态，-1表示失败	当使用这个函数初始化树莓派引脚时，程序中使用的是BCM GPIO 引脚编号表。 需要root权限
wiringPiSetupPhys(void)	不常用	/
wiringPiSetupSys (void)	不常用	/

输入命令gpio readall便可看出所有引脚的功能和位置。

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通用GPIO控制函数

void pinMode (int pin, int mode)	pin：配置的引脚 mode:指定引脚的IO模式 可取的值：INPUT、OUTPUT、PWM_OUTPUT，GPIO_CLOCK	作用：配置引脚的IO模式 注意： 只有wiringPi 引脚编号下的1脚（BCM下的18脚） 支持PWM输出 只有wiringPi编号下的7（BCM下的4号）支持GPIO_CLOCK输出
void digitalWrite (int pin, int value)	pin：控制的引脚 value：引脚输出的电平值。  可取的值：HIGH，LOW分别代表高低电平	让对一个已近配置为输出模式的引脚输出指定的电平信号
int digitalRead (int pin)	pin：读取的引脚 返回：引脚上的电平，可以是LOW HIGH 之一	读取一个引脚的电平值  LOW  HIGH ，返回
void analogWrite(int pin, int value)	pin:引脚 value：输出的模拟量	模拟量输出 树莓派的引脚本身是不支持AD转换的，也就是不能使用模拟量的API， 需要增加另外的模块
int analogRead (int pin)	pin：引脚 返回：引脚上读取的模拟量	模拟量输入 树莓派的引脚本身是不支持AD转换的，也就是不能使用模拟量的API， 需要增加另外的模块
void pwmWrite (int pin, int value)	pin：引脚 value：写入到PWM寄存器的值，范围在0~1024之间。	输出一个值到PWM寄存器，控制PWM输出。 pin只能是wiringPi 引脚编号下的1脚（BCM下的18脚）
void pullUpDnControl (int pin, int pud)	pin：引脚 pud：拉电阻模式 可取的值：PUD_OFF        不启用任何拉电阻。关闭拉电阻。              PUD_DOWN    启用下拉电阻，引脚电平拉到GND              PUD_UP         启用上拉电阻，引脚电平拉到3.3v	对一个设置IO模式为 INPUT 的输入引脚设置拉电阻模式。 与Arduino不同的是，树莓派支持的拉电阻模式更丰富。 树莓派内部的拉电阻达50K欧姆

时间控制函数

unsigned int millis (void)	这个函数返回一个从你的程序执行wiringPiSetup  初始化函数（或者wiringPiSetupGpio ） 到当前时间经过的毫秒数。 返回类型是unsigned int，最大可记录大约49天的毫秒时长。
unsigned int micros (void)	这个函数返回一个从你的程序执行 wiringPiSetup  初始化函数（或者wiringPiSetupGpio ）到当前时间经过的微秒数。 返回类型是unsigned int，最大可记录大约71分钟的时长。
void delay (unsigned int howLong)	将当前执行流暂停指定的毫秒数。因为Linux本身是多线程的，所以实际暂停时间可能会长一些。参数是unsigned int 类型，最大延时时间可达49天
void delayMicroseconds (unsigned int howLong)	将执行流暂停指定的微秒数（1000微秒 = 1毫秒 = 0.001秒）。 因为Linux本身是多线程的，所以实际暂停时间可能会长一些。参数是unsigned int 类型，最大延时时间可达71分钟

多线程

int piThreadCreate(name)	name:被包装的线程执行函数 返回：状态码。返回0表示成功启动，反之失败。	包装一个用PI_THEEAD定义的函数为一个线程，并启动这个线程。 首先你需要通过以下方式创建一个特特殊的函数，这个函数中的代码就是在新的线程中将执行的代码。，myTread是你自己线程的名字，可自定义。
piLock(int keyNum)	keyNum:0-3的值，每一个值代表一把锁	使能同步锁。wiringPi只提供了4把锁，也就是keyNum只能取0~3的值，官方认为有这4把锁就够了。 keyNum：0,1,2,3 每一个数字就代表一把锁。 源代码： void piLock (int keyNum) {   pthread_mutex_lock (&piMutexes [keyNum]) ; }
piUnlock(int keyNum)	keyNum:0-3的值，每一个值代表一把锁	解锁，或者说让出锁。 源代码： void piUnlock (int key) {   pthread_mutex_unlock (&piMutexes [key]) ; }
int piHiPri (int priority)	priority：优先级指数，0~99 返回值：0，成功  -1:，失败	设定线程的优先级，设定线程的优先级变高，不会使程序运行加快，但会使这个线程获得相当更多的时间片。priority是相对的。比如你的程序只用到了主线程， 和另一个线程A，主线程设定优先级为1，A线程设定为2，那也代表A比main线程优先级高。

PWM

int softPwmCreate (int pin, int initialValue, int pwmRange)	pin：用来作为软件PWM输出的引脚 initalValue：引脚输出的初始值 pwmRange：PWM值的范围上限 建议使用100. 返回：0表示成功。	使用一个指定的pin引脚创建一个模拟的PWM输出引脚
void softPwmWrite (int pin, int value)	pin：通过softPwmCreate创建的引脚 value：PWM引脚输出的值	更新引脚输出的PWM值

串口通信

初次使用树莓派串口编程，需要配置。

/* 修改 cmdline.txt文件 */
>cd /boot/
>sudo vim cmdline.txt


删除【】之间的部分
dwc_otg.lpm_enable=0 【console=ttyAMA0,115200】 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait


/*修改 inittab文件 */
>cd /etc/
>sudo vim inittab

注释掉最后一行内容:，在前面加上 # 号
#T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100


sudo reboot 重启

int serialOpen (char *device, int baud)	device:串口的地址，在Linux中就是设备所在的目录。 默认一般是"/dev/ttyAMA0",我的是这样的。  baud：波特率 返回：正常返回文件描述符，否则返回-1失败。	打开并初始串口
void serialClose (int fd)	fd：文件描述符	关闭fd关联的串口
void  serialPutchar (int fd, unsigned char c)	fd:文件描述符 c:要发送的数据	发送一个字节的数据到串口
void  serialPuts (int fd, char *s)	fd：文件描述符 s：发送的字符串，字符串要以'\0'结尾	发送一个字符串到串口
void  serialPrintf (int fd, char *message, …)	fd：文件描述符 message：格式化的字符串	像使用C语言中的printf一样发送数据到串口
int   serialDataAvail (int fd)	fd：文件描述符 返回：串口缓存中已经接收的，可读取的字节数，-1代表错误	获取串口缓存中可用的字节数。
int serialGetchar (int fd)	fd：文件描述符 返回：读取到的字符	从串口读取一个字节数据返回。 如果串口缓存中没有可用的数据，则会等待10秒，如果10秒后还有没，返回-1 所以，在读取前，做好通过serialDataAvail判断下。
void serialFlush (int fd)	fd：文件描述符	刷新，清空串口缓冲中的所有可用的数据。
*size_t write (int fd,const void * buf,size_t count)	fd：文件描述符 buf：需要发送的数据缓存数组 count:发送buf中的前count个字节数据 返回：实际写入的字符数，错误返回-1	这个是Linux下的标准IO库函数，需要包含头文件#include <unistd.h> 当要发送到的数据量过大时，wiringPi建议使用这个函数。
*size_t read(int fd,void * buf ,size_t count);	fd：文件描述符 buf：接受的数据缓存的数组 count:接收的字节数. 返回：实际读取的字符数。	这个是Linux下的标准IO库函数，需要包含头文件#include <unistd.h> 当要接收的数据量过大时，wiringPi建议使用这个函

二.外设控制实例

树莓派控制继电器

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>

#define REALAY 7

int main()
{
        int cmd;

        if(wiringPiSetup() == -1){
                printf("硬件接口初始化失败\n");
                return -1;
        }

        pinMode(REALAY,OUTPUT); //配置输出模式
        digitalWrite(REALAY,HIGH); //初始关闭继电器

        while(1){
                printf("请输入0/1，0-断开开关，1-打开开关\n");
                scanf("%d",&cmd);
                getchar();
                if(cmd == 0){
                        digitalWrite(REALAY,HIGH);
                }else if(cmd == 1){
                        digitalWrite(REALAY,LOW);
                }else{
                        printf("输入错误\n");
                }
                cmd = 10;
        }
        return 0;
}

树莓派通过串口发送数据到PC

#include <wiringSerial.h>
#include <wiringPi.h>

int main()
{
        wiringPiSetup();
        int fd = serialOpen("/dev/ttyAMA0",9600); //打开串口

        while(1){
                serialPuts(fd,"shuai\r\n");
                delayMicroseconds(1000000);  //每隔一秒发送一次
        }
        return 0;
}

 PC与树莓派通过串口相互传输数据

#include <wiringSerial.h>
#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>


int main()
{
        int cmd;

        wiringPiSetup();
        int fd = serialOpen("/dev/ttyAMA0",9600); //打开串口

        while(serialDataAvail(fd) != -1){
                cmd = serialGetchar(fd);
                if(cmd == '1'){
                        printf("cmd = 1\n");
                        serialPuts (fd,"get 1\r\n");
                }
                if(cmd == '2'){
                        printf("cmd = 2\n");
                        serialPuts (fd,"get 2\r\n");
                }
        }
        return 0;
}

执行结果：