树莓派开发笔记02-树莓派的GPIO口输出控制

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GPIO常用编程方式和区别

树莓派的GPIO编程控制方式有使用wiringPi库、BCM2835库、RPi.GPIO库。

其中wiringPi库、BCM2835库是使用C\C++编程，RPi.GPIO是使用python编程方式。下面将实现这3种方式的安装和控制。

函数库的安装

wiringPi

WiringPi是应用于树莓派平台的GPIO控制库函数，WiringPi中的函数类似于Arduino的Wiring系统

安装相关的库，你可以先尝试下面这个指令，但是如果使用我第一节的镜像多半会失败，报错没有可安装候选，如果能成功更好

sudo apt-get install wiringpi
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不成功采用其他方法。如果树莓派是32位系统，输入以下指令，但是我没试过不知可不可以，因为我是64位。

wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb
sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb
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我的是64位系统，输入

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential
git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi.git
# 如果不出意外，你的clone应该是成功不了，你可以自己下载后，然后使用MobaXterm将文件夹传上去，
# 我在software文件夹提供了我记笔记时的文件包，但是我的可能不是最新的。
cd WiringPi 
./build
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以上，参考文章apt-get install wiringpi errors All In One

然后就可以使用以下信息查看安装是否完成。

gpio -v
gpio readall
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如果能够打印版本信息和引脚信息，即是完成了安装。

BCM2835库

bcm2835库是树莓派cpu芯片的库函数，相当于stm32的固件库一样，底层是直接操作寄存器。而wiringPi库和python的RPi.GPIO库其底层都是通过读写linux系统的设备文件操作设备。

从BCM2835的官网下载最新的库，然后放到树莓派解压安装，我下载的时候是1.75的版本，也会放在我的开源软件文件夹中。

tar -zxvf bcm2835-1.75.tar.gz
cd bcm2835-1.75
./configure
make
sudo make check
sudo make install
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这样就安装完成了

RPi.GPIO

如果是按照我之前第一节的安装步骤安装的话，他应该会默认安装RPi.GPIO，而且该固件默认的python是python3，这可能和以前部分教程说的python2不太一样，这点需要注意，如果你不是下的我上篇博客说的版本，需要自己去找教程安装python3和对应的RPi.GPIO。可以使用python测试

pi@raspberrypi:~ $ python
Python 3.11.2 (main, May  2 2024, 11:59:08) [GCC 12.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import RPi.GPIO as GPIO
>>> GPIO.setmode(GPIO.BCM)
>>> GPIO.setup(18,GPIO.OUT)
>>> GPIO.output(18,GPIO.HIGH)
>>> GPIO.output(18,GPIO.LOW)
>>> exit()
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应该是没问题的，我都可以通过。

控制GPIO口输出

首先，树莓派的GPIO口，不同的库给他的编号不同，有基本的功能名编的引脚，然后BCM库有一种编码，然后是wiringPi有一种编码。我们下面的代码将控制GPIO.1的输出高低电平的变换，他在BCM编码是18，在WiringPi是1，具体的编码对应可以看上面gpio readall打印的引脚信息。

wiringPi

1、int wiringPiSetup (void)

返回:执行状态，-1表示失败

使用wiringPi时，你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。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

2、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

3、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

4、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

下面就是写了一个使用wiringPi的控制0号端口高低电平变化的代码。c文件名我命名为main.c

#include <wiringPi.h>

#define LED 1

int main(void)
{
    if(wiringPiSetup() < 0) 
        return 1;
    pinMode(LED,OUTPUT); //设置引脚为输出模式
    while (1)
    {
        digitalWrite(LED,1);
        delay(1000);//延时1000ms
        digitalWrite(LED,0);
        delay(1000);
    }
}
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然后编译这段代码

cc -Wall -o main main.c -lwiringPi
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-Wall 表示编译时显示所有警告，-lwiringPi 表示编译时动态加载 wiringPi 库

编译完成后调用生成的main文件

sudo ./main
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然后可以用示波器啥的，或者自己连接的LED灯在这个引脚上，就可以查看到变化。、

想要停止这个程序，Ctrl+c即可。

bcm2835库

1、int bcm2835_init (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。

2、void bcm2835_gpio_fsel(uint8_t pin, uint8_t mode);

pin：配置的引脚

mode:指定引脚的IO模式

可取的值：BCM2835_GPIO_FSEL_INPT、BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP或者另外6个alternate function中的一个

3、void bcm2835_gpio_write(uint8_t pin, uint8_t on);

pin：控制的引脚

on：引脚输出的电平值。

可取的值：HIGH，LOW分别代表高低电平

bcm的引脚编号和wiringPi不同，需要注意，下面是一个实际例子

#include <bcm2835.h>

#define PIN 18

int main(int argc,char **argv)
{
    if(!bcm2835_init()) //初始化BCM相关的
        return 1;

    bcm2835_gpio_fsel(PIN,BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP); //设置为输出模式
    
    while(1)
    {
        bcm2835_gpio_write(PIN,HIGH); 
        bcm2835_delay(500);//延时500ms
        bcm2835_gpio_write(PIN,LOW);
        bcm2835_delay(500);
    }
    
    bcm2835_close();
    return 0;
}
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然后编译这段代码

gcc -Wall main.c -o main -lbcm2835
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-Wall 表示编译时显示所有警告，-lbcm2835 表示编译时动态加载bcm2835 库

编译完成后调用生成的main文件

sudo ./main
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然后可以用示波器啥的，或者自己连接的LED灯在这个引脚上，就可以查看到变化。、

想要停止这个程序，Ctrl+c即可。

RPi.GPIO

直接给代码了，python应该比较好理解，具体的实现注释放在代码里面

#!/usr/bin/python
# -*- coding:utf-8 -*-
import RPi.GPIO as GPIO
import time

LED = 18

GPIO.setmode(GPIO.BCM)    #采用BCM编号方式
GPIO.setup(LED,GPIO.OUT)  #设置输出模式

try:
    while True:
        GPIO.output(LED,GPIO.HIGH)
        time.sleep(1)//延时1s
        GPIO.output(LED,GPIO.LOW)
        time.sleep(1)
except:
    print("except")

GPIO.cleanup()
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