树莓派编程基础与硬件控制

1.编程语言

Python 是一种泛用型的编程语言，可以用于大量场景的程序开发中。根据基于谷歌搜

索指数的 PYPL（程序语言流行指数）统计，Python 是 2019 年 2 月全球范围内最为流行

的编程语言

           相比传统的 C、Java 等编程语言，Python 具备一些优势。

（1）较强的易读性。Python 是一种高级编程语言，其在设计上更为接近人类使用的

自然语言（英语）。具备英语基础和少许编程基础的人可以很轻松地阅读 Python 代码。

（2）简洁的语法（规则）。Python 语言的设计哲学是“优雅”“明确”和“简单”，

力图用最简洁的方式完成程序内容。相比于传统编程语言，Python 通常可以用更短的语句

执行同样的功能。

（3）强大的可扩展性。由于 Python 是一个完全开放的编程语言环境，其拥有大量强

大的扩展包，例如数学计算包 NumPy、游戏开发包 pygame、机器学习包 TensorFlow 等。

正是因为这一特点，Python 目前是人工智能编程的首选语言。

（4）便利的可移植性。Python 几乎可以运行于任何操作系统，将 Python 代码移植

到 Windows、macOS、Linux 等不同环境中非常便利。

交互式编程是一种非常便利的 Python 编程方式，常用于程序测试的场景。首先通过任

务栏打开树莓派的“终端”，在其中输入“python3”并回车即可进入 Python 3 的交互式

编程环境

用 Geany 编辑器编写 Python 程序

虽然交互式编程环境可以很方便地输出语句的结果，但它并不能将大段的程序内容存

储起来反复运行，因此只适用于程序测试的场景。绝大多数情形下，我们需要将完整的

Python 程序存储为 .py 格式的文件，再调用它进行运行。

可以使用任意的文本编辑器编写 Python 程序。我们在后续的课程中统一使用树莓派系

统预装的轻量级文本编辑器 Geany 来编写 Python 程序。Geany 可在树莓派任务栏的开

始菜单中选择“编程”找到。

            使用 Geany 编辑器的图标可以方便地进行文件的新建、打开、保存以及 Python 程序

的运行操作

              打开 Geany 后，我们先新建一个空白文档，再单击文档→设置文件类型→脚本语

言→ Python 源文件，将其设为 Python 程序文件

2.树莓派的 GPIO 接口

 

树莓派 3B+ 主控板可以通过上面的 40 个引脚连接电子设备输入或输出电信号。

  3. 点亮一盏小灯 

导入 Python 扩展包

要使用 Python 程序对 GPIO 连接的输入 / 输出设备进行控制，需要用到一个名为

RPi.GPIO 的扩展包。在 Python 程序中，许多功能被写在了一些额外的官方或第三方扩展

包中，可以通过如下两种方式导入扩展包。

第一种方式为直接导入，后面的“as 自定义名称”可以不写。不写时，使用“扩展包

名 . 包内的函数或变量名”的形式可以调用包内预先设定好的函数或变量。若设定了自定义

名称，则使用“自定义名称 . 包内的函数或变量名”的形式调用。

第二种导入方式则可以选择性导入包中设定的函数或变量，导入多个函数或变量时需使

用逗号隔开。若使用“import *”则可导入包中的所有函数及变量。用这种方式导入扩展包时，

我们可以直接用导入的函数或变量名来调用它们而不用再写包名。

中除了 1~40 的编号外，每个 GPIO 引脚后面还有另一个编号。在 Python
程序中使用 GPIO 时，需要指定程序应该使用哪一种编号方式。其设定方法是：

树莓派的所有 GPIO 口既可以连接输入设备，也可以连接输出设备，因此需要事先设
定其为输入模式还是输出模式：

模式有两种：gpio.IN 代表这是一个输入设备，gpio.OUT 代表这是一个输出设备。

例如，对 LED