树莓派包含GPIO接口，可以跟很多种硬件进行连接，给我们扩展树莓派的功能提供了很多方便的接口。

那么，什么是GPIO接口呢？

GPIO的定义

GPIO是(General Purpose Input Output)的缩写，也就是通用输入输出，是一种常见的硬件接口，用以表示开关量。

下图列出列树莓派全系列的图片，其中的针脚就是GPIO接口：

树莓派GPIO针脚的定义

常见的 Raspberry Pi 接口数量分为两种一种 26针 一种 40 针，根据自己手里的 Pi 即可，我这里的是3代Model B+，针脚的定义如下：

GND表示接地

带V表示电源

绿色的GPIO.*就是我们可以用来编程的针脚。

其他的接口：TxD/RxD是一组，串口通讯用的，和另外一个树莓派(或其他支持串口通讯的模块)对接(TxD接对方的RxD，Rxd接对方的TxD)设置一样的波特率，可以串口通讯。SDA/SCL是一组，IIC协议通讯用的，接另外一个树莓派(或arduino，支持IIC的模块等等)，支持iic协议的，通过iic协议通讯MOSI、MISO、SCLK， CE0, CE1 是SPI通讯协议用的，接个使用SPI通讯的模块就靠它了 来源知乎

反正如果你不是很擅长硬件，也不打算扎根硬件的话，无视他们好了。

可以连接树莓派后，通过命令打印出针脚的定义：

1gpio readall

不知道是我的系统太久，还是我外界的扩展板不支持，这里并没有输出针脚编号，只是说不是支持的型号：

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7Unable to determine hardware version. I see: Hardware: BCM2835

,

- expecting BCM2708 or BCM2709.

If this is a genuine Raspberry Pi then please report this

to projects@drogon.net. If this is not a Raspberry Pi then you

are on your own as wiringPi is designed to support the

Raspberry Pi ONLY.

不过没关系，不影响我们的测试。

树莓派的扩展板

这里用的是一个集成的扩展板，这样就不用再额外接引线了。

扩展板的针脚示意图：

python GPIO

该库更确切的名称为raspberry-gpio-python，树莓派官方资料中推荐且容易上手。python GPIO是一个小型的python库，可以帮助用户完成raspberry相关IO口操作。但是python GPIO库还没有支持SPI、I2C或者1-wire等总线接口。除了python GPIO之外，还有众多的python扩展库(例如webiopi)，毫无疑问的说python非常适合树莓派，树莓派也非常适合python。

两种针脚编号

BOARD编号

这和树莓派电路板上的物理引脚编号相对应。使用这种编号的好处是，你的硬件将是一直可以使用的，不用担心树莓派的版本问题。因此，在电路板升级后，你不需要重写连接器或代码。

BCM规则

是更底层的工作方式，它和Broadcom的片上系统中信道编号相对应。在使用一个引脚时，你需要查找信道号和物理引脚编号之间的对应规则。对于不同的树莓派版本，编写的脚本文件也可能是无法通用的。

你可以使用下列代码(强制的)指定一种编号规则：

1GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # orGPIO.setmode(GPIO.BCM)

下面代码将返回被设置的编号规则

1mode = GPIO.getmode()

警告

如果RPi.GRIO检测到一个引脚已经被设置成了非默认值，那么你将看到一个警告信息。你可以通过下列代码禁用警告：

1GPIO.setwarnings(False)

引脚设置

在使用一个引脚前，你需要设置这些引脚作为输入还是输出。配置一个引脚的代码如下：

将引脚设置为输入模式1GPIO.setup(channel, GPIO.IN)

将引脚设置为输出模式1GPIO.setup(channel, GPIO.OUT)

为输出的引脚设置默认值1GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

释放

一般来说，程序到达最后都需要释放资源，这个好习惯可以避免偶然损坏树莓派。释放脚本中使用的引脚：

1GPIO.cleanup()

注意，GPIO.cleanup()只会释放掉脚本中使用的GPIO引脚，并会清除设置的引脚编号规则。

实验1 控制LED灯闪亮

要想点亮一个 LED 灯或者驱动某个设备，都需要给它们电流和电压，这个步骤也很简单，设置引脚的输出状态就可以了，代码如下：

1> GPIO.output(channel, state)

状态可以设置为:

0 / GPIO.LOW / False

1 / GPIO.HIGH / True

如果编码规则为，GPIO.BOARD，那么channel就是对应引脚的数字。

如果想一次性设置多个引脚，可使用下面的代码：

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2chan_list = [11,12]

GPIO.output(chan_list, GPIO.LOW)GPIO.output(chan_list, (GPIO.HIGH, GPIO.LOW))

你还可以使用Input()函数读取一个输出引脚的状态并将其作为输出值，例如：

1GPIO.output(12, not GPIO.input(12))

我们也常常需要读取引脚的输入状态，获取引脚输入状态如下代码：

1GPIO.input(channel)

低电平返回

0 / GPIO.LOW / False

高电平返回

1 / GPIO.HIGH / True

如果输入引脚处于悬空状态，引脚的值将是漂动的。换句话说，读取到的值是未知的，因为它并没有被连接到任何的信号上，直到按下一个按钮或开关。由于干扰的影响，输入的值可能会反复的变化。 使用如下代码可以解决问题：

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2GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

需要注意的是，上面的读取代码只是获取当前一瞬间的引脚输入信号。

如果需要实时监控引脚的状态变化，可以有两种办法。最简单原始的方式是每隔一段时间检查输入的信号值，这种方式被称为轮询。如果你的程序读取的时机错误，则很可能会丢失输入信号。轮询是在循环中执行的，这种方式比较占用处理器资源。另一种响应GPIO输入的方式是使用中断(边缘检测)，这里的边缘是指信号从高到低的变换(下降沿)或从低到高的变换(上升沿)。

轮询方式1

2while GPIO.input(channel) == GPIO.LOW:

pass

边缘检测

边缘是指信号状态的改变，从低到高(上升沿)或从高到低(下降沿)。通常情况下，我们更关心于输入状态的该边而不是输入信号的值。这种状态的该边被称为事件。 先介绍两个函数：

wait_for_edge() 函数

wait_for_edge()被用于阻止程序的继续执行，直到检测到一个边沿。也就是说，上文中等待按钮按下的实例可以改写为：

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5channel = GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO_RISING, timeout=5000)

if channel is None:

print('Timeout occurred')

else:

print('Edge detected on channel', channel)

add_event_detect() 函数

该函数对一个引脚进行监听，一旦引脚输入状态发生了改变，调用event_detected()函数会返回true，如下代码：

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4GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING) # add rising edge detection on a channeldo_something()

# 下面的代码放在一个线程循环执行。

if GPIO.event_detected(channel):

print('Button pressed')

上面的代码需要自己新建一个线程去循环检测event_detected()的值，还算是比较麻烦的。

不过可采用另一种办法轻松检测状态，这种方式是直接传入一个回调函数：

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6def my_callback(channel):

print('This is a edge event callback function!')

print('Edge detected on channel %s'%channel)

print('This is run in a different thread to your main program')

GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=my_callback)

如果你想设置多个回调函数，可以这样：

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9def my_callback_one(channel):

print('Callback one')

def my_callback_two(channel):

print('Callback two')

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：回调触发时，并不会同时执行回调函数，而是根据设置的顺序调用它们。

说了这么多，下面我们开始正式点亮我们的LED灯：

编写一个python脚本：

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24#coding:utf-8

import RPi.GPIO as GPIO

import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setwarnings(False)

# 控制LED 闪亮

led = 12

GPIO.setup(led, GPIO.OUT)

try:

while(True):

print '亮'

GPIO.output(led, 1)

time.sleep(1)

print '灭'

GPIO.output(led, 0)

time.sleep(1)

except Exception as e:

print(e)

finally:

GPIO.cleanup()

上传到树莓派上，然后运行:

实验2 获取开关信号

实验1 是利用的轮询的方式实现的，这个实验中，我们将要实现获取开关信号的变化，利用边缘检测的方式。

由扩展板的线路图可知，我们这里的按钮有3个，对应的BCM编码分别是 17，18，27.

我们这里使用17作为开关。

轮询的方式

先给出轮询的方式，代码：

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22# coding:utf-8

import RPi.GPIO as GPIO

import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setwarnings(False)

# 检测开关

# 3个集成开关的位置 17,18,27 默认为1 按下后信号为0

swtich = 17

GPIO.setup(swtich, GPIO.IN, GPIO.PUD_DOWN)

try:

while(True):

if GPIO.input(swtich) == True:

print '获取开关1信号：%s' % GPIO.input(swtich)

time.sleep(1)

except Exception as e:

print(e)

finally:

GPIO.cleanup()

输出：

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10获取开关1信号：1

获取开关1信号：1

获取开关1信号：1

获取开关1信号：1

获取开关1信号：1

获取开关1信号：0

获取开关1信号：0

获取开关1信号：0

获取开关1信号：1

获取开关1信号：1

信号0的时候就是我们按下按钮的时候，不过这里因为是轮询，所以有可能回取不到值，就是我们按下按钮的一刻，树莓派并未获取到这个变化。

边缘检测的方式

利用边缘检测的方式能够方便的检测到开关变化：

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25# coding:utf-8

import RPi.GPIO as GPIO

import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setwarnings(False)

# 检测开关

# 3个集成开关的位置 17,18,27 默认为1 按下后信号为0

switch = 17

GPIO.setup(switch, GPIO.IN, GPIO.PUD_DOWN)

def my_callback(channel):

print('按下按钮...')

GPIO.add_event_detect(switch, GPIO.FALLING, callback=my_callback)

try:

while(True):

time.sleep(1)

except Exception as e:

print(e)

finally:

GPIO.cleanup()

输出:

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7按下按钮...

按下按钮...

按下按钮...

按下按钮...

按下按钮...

按下按钮...

按下按钮...

OK,希望能帮到正在看文章的你 (^_^)