【树莓派GPIO基础】通过Python使用GPIO端口

若树莓派用在核反应堆核心或复杂的机器人平台,需要研究使用较低级别的语言,如C++,运行在专用实时微控制器
若需要实时操作,可用用Arduino/MSP430系列微控制器,通过GPIO或USB与树莓派交互,提供专业的实时控制和传感环境。

1. 安装GPIO的Python库

$ wget http://raspberry-gpio-python.googlecode.com/files/RPi.GPIO-0.2.0.tar.gz%
$ tar xvzf PRi.GPIO-x.x.x.tar.gz
$ cd RPi.GPIO-x.x.x.tar.gz
$ sudo python setup.py install

树莓派GPIO端口不提供防止电压尖脉或电路短路的波爱护。LED需要限流电阻以防被烧坏。
在这里插入图片描述

2. 使用库

2.1 导入库
import PRi.GPIO as GPIO
import time
2.2 GPIO输出

库导入后,处理GPIO端口。通过GPIO.output和GPIO.input使用通用GPIO口。使用前要初始化作为输出/输入的管脚

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(11, GPIO.OUT)

将GPIO端口的pin11设为输出。
配置输出管脚后,指令GPIO.output(11,True)打开管脚,GPIO.output(11, False)关闭管脚。
接下来,在while循环里,打开管脚,2秒后关闭,之后再打开,一直循环。

while Ture:
	GPIO.output(11, True)
	time.sleep(2)
	GPIO.output(11, False)
	time.sleep(2)
完整程序
import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setup(11, GPIO.OUT)
while True:
	GPIO.output(11, True)
	time.sleep(2)
	GPIO.output(11, False)
	time.sleep(2)

将文件保存在gpiooutput.py中,在终端执行它

$ sudo python gpiooutput.py
2.3 GPIO的输入

连接一个按钮,将它切换到另一个GPIO端口上的管脚并读取其状态。
在这里插入图片描述
这里电阻是必需的,否则会构建出一个无法知道是高电平还是低电平的悬空管脚。结果是,即使按钮不被按下,电路仍然接通,或者按钮被按下却无法被检测到。
设置pin12作为输入

GPIO.setup(12, GPIO.IN)

刚刚搭建的电路利用树莓派GPIO端口的pin12和连接到3.3V电源的上拉电阻,来让管脚保持高电平。当按钮被按下时,电路接地并呈低电平,使Python程序可以感知该按钮已被按下。
创建一个无限循环不断检查输入的管脚以查看它是否一直是低电平(被按下)

while True:

读取输入引脚的状态,将其存储在变量中

input_value = GPIO.input(12)

当按键按下时,执行什么功能,添加打印指令获得反馈。并且下面第二个while循环中,不停检查pin12的状态,直到它不是低电平(按钮被松开)

if input_value = GPIO.input(12)
	print("The button has been pressed.")
	while input_value == False:
		input_value = GPIO.input(12)
完整程序
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setup(12, IN)

while True:
	input_value = GPIO.input(12)
	if input_value == False:
		print("The button has been pressed.")
		while input_value == False:
			input_value = GPIO.input(12)

将文件保存在gpioinput.py中,在终端执行它

$ sudo python gpioinput.py
**GPIO_writePin(LLC_PRI1_PWM_H_GPIO_PIN_NUM, 0);这行代码是在使用HAL库对某个特定的GPIO引脚进行电平写入操作,具体是将LLC_PRI1_PWM_H_GPIO_PIN_NUM这个引脚的电平设置为低电平(0表示低电平)**。 GPIO即通用输入输出端口,是微控制器与外界交互的重要途径。STM32微控制器通过丰富的GPIO端口,能执行数据的输入输出操作,实现与外部设备的通信和控制。HAL库(硬件抽象层库)是STM32为开发者提供的一套API,它简化了对微控制器内部硬件的直接操作,提高了开发效率和代码的可移植性。 在STM32的HAL库中,`HAL_GPIO_WritePin`函数用于设置指定GPIO端口的某一引脚的输出电平状态。该函数接受三个参数,分别是指定GPIO端口、指定引脚编号以及要设置的电平状态(高或低)。在`GPIO_writePin(LLC_PRI1_PWM_H_GPIO_PIN_NUM, 0);`这行代码中,`LLC_PRI1_PWM_H_GPIO_PIN_NUM`代表的是连接到PWM(脉宽调制)信号的GPIO引脚的编号,而数字`0`则代表将该引脚的电平设置为低。 PWM技术是一种将模拟信号数字化的技术,它通过控制信号的高低电平时间比例来调节输出的等效电压。在许多应用场景如LED调光、电机速度控制等,PWM扮演着重要的角色。例如,在LED灯光控制中,通过调整PWM信号的占空比可以精确控制LED灯的亮度。而在电机控制中,不同的PWM信号占空比可以控制电机的转速。 除了`HAL_GPIO_WritePin`外,HAL库还提供了其他GPIO相关的函数,如`HAL_GPIO_Init`用于初始化GPIO端口,`HAL_GPIO_ReadPin`用于读取引脚的电平状态等。这些函数的使用大大简化了对GPIO操作的编程复杂度,使得开发者能够更加专注于应用逻辑的实现而非底层的硬件操作细节。 综上所述,通过`GPIO_writePin(LLC_PRI1_PWM_H_GPIO_PIN_NUM, 0);`这段代码,可以实现对特定GPIO引脚输出低电平的操作,从而影响连接在该引脚上的外部设备的工作状态。在STM32等微控制器项目中,熟练运用HAL库中的GPIO相关函数,对于提高开发效率、确保项目成功实施具有重要意义。
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