RPi.GPIO 模块使用基础

RPi.GPIO 模块程序包提供了一个在 Raspberry Pi 中控制 GPIO 的类。

注意,该模块不适合应用到追求实时性或计数周期的应用中。这是由于您无法预测 Ptyhon 何时繁忙,以及资源回收的时间。而且它是运行在基于 Linux 核心的系统中,也不合适用于实时应用 – 原因在于其它进程可能获得更高的 CPU 优先级。如果您一定要追求实时操作的性能,可以考虑购买一块 Arduino 主板http://www.arduino.cc!

还需要注意一点,目前的版本还不支持 Raspberry Pi 的 SPI、I2C、1-wire、串口等功能。计划在不久的将来会实现的!

本文是 RPi.GPIO 模块文档系列文章的第一篇,除本文外还包括以下几篇:

使用 RPi.GPIO 模块的输入(Input)功能
使用 RPi.GPIO 模块的输出(Output)功能
使用 RPi.GPIO 模块的脉宽调制(PWM)功能

导入模块

导入 RPi.GPIO 模块:

import RPi.GPIO as GPIO

通过该操作,您可以将模块名称映射为 GPIO,以便接下来您其它脚本进行使用。

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使用 RPi.GPIO 模块的输入(Input)功能

这篇日志的内容应该算是《RPi.GPIO 模块使用基础》Input 部分的扩展讲解,详细讲解了 Input 部分的一些高级应用技巧。
目前有几种途径可以在您的程序中获得 GPIO 的输入信息。第一种也是最简易的一种为在某个时间点检查输入值。这即是所谓的“轮询(polling)”,而且如果您的程序在错误的时间里进行了读取,可能会错过某个输入值。在循环中运用轮询,有可能使处理器资源紧张。另一种对 GPIO 输入进行响应的方式可以使用“中断(interruots)”(边缘检测(edge detection))。边缘可以是从 HIGH 到 LOW 的过度(下降临界值(falling edge))或从 LOW 到 HIGH 的过度(上升临界值(rising edge))。

上拉/下拉电阻

如果您在输入针脚上没有连接任何元件,那么它将是“浮动(float)”的。换句话说,因为您没有连接任何元件,在按下按钮或开关之前,读取的值是没有意义的。由于电源的波动,获取到的值可能会有很大的变化。

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使用 RPi.GPIO 模块的输出(Output)功能

1、首先对 RPi.GPIO 进行设置(根据这里的描述)

import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(12, GPIO.OUT)

2、设置某个输出针脚状态为高电平:

GPIO.output(12, GPIO.HIGH)
 # 或者
GPIO.output(12, 1)
 # 或者
GPIO.output(12, True)

3、设置某个输出针脚状态为低电平:

GPIO.output(12, GPIO.LOW)
 # 或者
GPIO.output(12, 0)
 # 或者
GPIO.output(12, False)

4、程序结束后进行清理

GPIO.cleanup()

注意,您可以读取使用 input() 函数设置的输出通道的当前状态。例如对输出进行切换:

GPIO.output(12, not GPIO.input(12))

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树莓派“瑞士军刀”扩展板教程 V1.X TO V2.X 的适配说明

本文介绍在树莓派瑞士军刀扩展板升级到V2.0之后,如何对原先V1.X的教程做出适当修改之后应用到V2.0的方法。以下将通过链接引用V1.0的内容并附上差异说明和代码变更来对每一个DIY应用进行阐述。

开始之前,你需要了解SAKS V2.0在硬件和SDK上做了哪些变更,可以参考硬件变更SDK变更

由于V2.0的引脚顺序重新定义过,因此原有教程中的引脚编号对应表需要自行对应到新版本。另外,SDK升级说明中关于LED组的调用方法也请特别注意。虽然Github上我们将SDK的目录结构做了调整,但我们尽可能保证了对旧有代码的兼容性,main.py 主程序中对SDK的导入依然可沿用之前的方式无需变更。

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树莓派瑞士军刀扩展板 SAKS SDK 升级

过去的一周我们发布了瑞士军刀扩展板硬件的升级版本,现在我们完成了瑞士军刀扩展板 SAKS SDK 的适应性升级,并提交到 Github 上,通过以下命令获取。

git clone https://github.com/spoonysonny/SAKS-SDK.git

本次 SDK 的升级作了如下改动:

  • 加入了两种IC的支持——IC_74HC595类和IC_TM1637类,以及依赖这两个IC的LED排灯(Led74HC595类)和数码管(DigitalDisplayTM1637类)。
  • 重新定义了适用于瑞士军刀V2.0的模板——SAKSPins、SAKSHAT。
  • 适用于瑞士军刀V1.X的模板被移动到了 v1.x 目录下,如果您在使用旧版本的 SAKS,请注意使用该目录下的源文件覆盖根目录相应的文件。
  • 原有的蜂鸣器、开关按键、温度传感器通过修改GPIO映射的配置已经被无缝移植过来,使用方法同之前的SDK教程所述。

下面结合示例先简要地说明下新特性的用法,该部分示例亦可在 examples 目录下的 main.py 文件找到。

#批量设置LED排灯的状态,从左到右依次为:亮,灭,亮,灭,亮,灭,亮,灭
SAKS.ledrow.set_row([True, False, True, False, True, False, True, False])
#批量设置LED排灯的状态,从左到右依次为:不变,亮,灭,不变,不变,不变,不变,亮
SAKS.ledrow.set_row([None, True, False, None, None, None, None, True])
#点亮LED排灯的第8个灯,0代表第1个灯,依次类推
SAKS.ledrow.on_for_index(7)
#灭掉LED排灯的第1个灯
SAKS.ledrow.off_for_index(0)
#LED排灯全亮
SAKS.ledrow.on()
#LED排灯全灭
SAKS.ledrow.off()
#注意,新的SDK不再支持 SAKS.ledrow.items[3].on() 这种用法了。
#数码管的用法完全兼容之前的 SDK,由于硬件层使用了专用芯片,数码管的显示不再闪烁,效果更稳定了!
# 将显示“1234”4位数字,并且每一位右下角的小点点亮
SAKS.digital_display.show("1.2.3.4.")
# 将显示“1234”4位数字,并且数字2后面的小点点亮
SAKS.digital_display.show("12.34")
# 在第4位数码管显示“1”,其他3位数码管不显示
SAKS.digital_display.show("###1")

其他元件,如开关按键、蜂鸣器、温度传感器用法未做变更,请参考之前的相关例程
http://shumeipai.nxez.com/swiss-army-knife-shield-for-raspberry-pi-diy-tutorials-v1

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树莓派GPIO入门08-使用74HC595芯片驱动数码管(一)

本文转自 mangolovecarrot ,是学习74HC595芯片很棒的文章。之前我们学习了如何驱动数码管显示数字。
但是这种做法有两个缺点。

  1. 需要占用大量IO口,在那篇文章里,我们为了驱动4位数码管一共使用了12个IO口。如果需要驱动8位数码管则至少需要16个IO口。
  2. 系统资源占用过多。还是在那篇文章里,为了实现数码管的动态扫描显示,需要不停地高速操作IO口,这对单任务的单片机比如51单片机来说问题并不太大,因为单任务的单片机的执行时序是由晶振来决定的,动态扫描的时间间隔可以控制地非常精确,数码管的显示会很稳定,不会出现闪烁的现象。但对于运行着多任务的Linux操作系统的树莓派来说,对IO口的大量反复操作以及大量使用sleep语句会导致CPU占用过多,最后导致动态扫描的间隔时间不均匀,体现为数码管显示不稳定,有明显闪烁的现象。为了改善这个问题我在那篇文章的最后还尝试用c语言来代替python语言,可实际效果有限。
    使用GPIO直接驱动数码管时,上面这两个问题是不可避免的。想解决这两个问题,我们需要借助外部芯片的帮助。
    接下来我将用几个篇幅来介绍如何使用显示驱动芯片74HC595来驱动数码管的方法。同时我们也可以学习到串行数据传输的方法以及一些数字芯片通用的一些概念,比如时钟引脚,上升沿,锁存,移位寄存等。理解了这些通用的概念对学习使用其他芯片是很有帮助的。

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