控制GPIO編程
想用python來控制GPIO,最便捷的辦法就是使用一些python類庫,比如樹莓派系統本身集成的RPi.GPIO。本文詳細介紹如何使用RPi.GPIO來控制GPIO。
導入RPi.GPIO模塊
可以用下面的代碼導入RPi.GPIO模塊。
importRPi.GPIOasGPIO
引入之后,就可以使用GPIO模塊的函數了。如果你想檢查模塊是否引入成功,也可以這樣寫:
try:
importRPi.GPIOasGPIO
exceptRuntimeError:
print(“引入錯誤”)
針腳編號
在RPi.GPIO中,同時支持樹莓派上的兩種GPIO引腳編號。第一種編號是BOARD編號,這和樹莓派電路板上的物理引腳編號相對應。使用這種編號的好處是,你的硬件將是一直可以使用的,不用擔心樹莓派的版本問題。因此,在電路板升級后,你不需要重寫連接器或代碼。
第二種編號是BCM規則,是更底層的工作方式,它和Broadcom的片上系統中信道編號相對應。在使用一個引腳時,你需要查找信道號和物理引腳編號之間的對應規則。對于不同的樹莓派版本,編寫的腳本文件也可能是無法通用的。
你可以使用下列代碼(強制的)指定一種編號規則:
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
#or
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
下面代碼將返回被設置的編號規則
mode=GPIO.getmode()
警告
如果RPi.GRIO檢測到一個引腳已經被設置成了非默認值,那么你將看到一個警告信息。你可以通過下列代碼禁用警告:
GPIO.setwarnings(False)
引腳設置
在使用一個引腳前,你需要設置這些引腳作為輸入還是輸出。配置一個引腳的代碼如下:
#將引腳設置為輸入模式
GPIO.setup(channel,GPIO.IN)
#將引腳設置為輸出模式
GPIO.setup(channel,GPIO.OUT)
#為輸出的引腳設置默認值
GPIO.setup(channel,GPIO.OUT,initial=GPIO.HIGH)
釋放
一般來說,程序到達最后都需要釋放資源,這個好習慣可以避免偶然損壞樹莓派。釋放腳本中的使用的引腳:
GPIO.cleanup()
注意,GPIO.cleanup()只會釋放掉腳本中使用的GPIO引腳,并會清除設置的引腳編號規則。
輸出
要想點亮一個LED燈,或者驅動某個設備,都需要給電流和電壓他們,這個步驟也很簡單,設置引腳的輸出狀態就可以了,代碼如下:
GPIO.output(channel,state)
狀態可以設置為0/GPIO.LOW/False/1/GPIO.HIGH/True。如果編碼規則為,GPIO.BOARD,那么channel就是對應引腳的數字。
如果想一次性設置多個引腳,可使用下面的代碼:
chan_list=[11,12]
GPIO.output(chan_list,GPIO.LOW)
GPIO.output(chan_list,(GPIO.HIGH,GPIO.LOW))
你還可以使用Input()函數讀取一個輸出引腳的狀態并將其作為輸出值,例如:
GPIO.output(12,notGPIO.input(12))
讀取
我們也常常需要讀取引腳的輸入狀態,獲取引腳輸入狀態如下代碼:
GPIO.input(channel)
低電平返回0/GPIO.LOW/False,高電平返回1/GPIO.HIGH/True。
如果輸入引腳處于懸空狀態,引腳的值將是漂動的。換句話說,讀取到的值是未知的,因為它并沒有被連接到任何的信號上,直到按下一個按鈕或開關。由于干擾的影響,輸入的值可能會反復的變化。使用如下代碼可以解決問題:
GPIO.setup(channel,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
#or
GPIO.setup(channel,GPIO.IN,pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
需要注意的是,上面的讀取代碼只是獲取當前一瞬間的引腳輸入信號。
如果需要實時監控引腳的狀態變化,可以有兩種辦法。最簡單原始的方式是每隔一段時間檢查輸入的信號值,這種方式被稱為輪詢。如果你的程序讀取的時機錯誤,則很可能會丟失輸入信號。輪詢是在循環中執行的,這種方式比較占用處理器資源。另一種響應GPIO輸入的方式是使用中斷(邊緣檢測),這里的邊緣是指信號從高到低的變換(下降沿)或從低到高的變換(上升沿)。
輪詢方式
whileGPIO.input(channel)==GPIO.LOW:
time.sleep(0.01)#wait10mstogiveCPUchancetodootherthings
邊緣檢測
邊緣是指信號狀態的改變,從低到高(上升沿)或從高到低(下降沿)。通常情況下,我們更關心于輸入狀態的該邊而不是輸入信號的值。這種狀態的該邊被稱為事件。先介紹兩個函數:
wait_for_edge()函數。wait_for_edge()被用于阻止程序的繼續執行,直到檢測到一個邊沿。也就是說,上文中等待按鈕按下的實例可以改寫為:channel=GPIO.wait_for_edge(channel,GPIO_RISING,timeout=5000)
ifchannelisNone:
print(‘Timeoutoccurred’)
else:
print(‘Edgedetectedonchannel’,channel)
add_event_detect()函數該函數對一個引腳進行監聽,一旦引腳輸入狀態發生了改變,調用event_detected()函數會返回true,如下代碼:GPIO.add_event_detect(channel,GPIO.RISING)#addrisingedgedetectiononachannel
do_something()
//下面的代碼放在一個線程循環執行。
ifGPIO.event_detected(channel):
print(‘Buttonpressed’)
上面的代碼需要自己新建一個線程去循環檢測event_detected()的值,還算是比較麻煩的。
不過可采用另一種辦法輕松檢測狀態,這種方式是直接傳入一個回調函數:
defmy_callback(channel):
print(‘Thisisaedgeeventcallbackfunction!’)
print(‘Edgedetectedonchannel%s’%channel)
print(‘Thisisruninadifferentthreadtoyourmainprogram’)
GPIO.add_event_detect(channel,GPIO.RISING,callback=my_callback)
如果你想設置多個回調函數,可以這樣:
defmy_callback_one(channel):
print(‘Callbackone’)
defmy_callback_two(channel):
print(‘Callbacktwo’)
GPIO.add_event_detect(channel,GPIO.RISING)
GPIO.add_event_callback(channel,my_callback_one)
GPIO.add_event_callback(channel,my_callback_two)
注意:回調觸發時,并不會同時執行回調函數,而是根據設置的順序調用它們。
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