文章目录

▌01 树莓派主板GPIO
- 1.GPIO定义
- 2.通过GIPOZERO访问
- 使用GPIO
▌02 GPIO基本实验
- 1.亮度控制的LED：PWMLED
- - （1）两种亮度变化
  - （2）亮度连续变化
- 2.按键：Button
- - （1）基本实验
  - （2）控制采集图片

▌01 树莓派主板GPIO

使用在 2021春季学期-创新与实践-硬件平台硬件 中的树莓派，通过 通过Windows的远程桌面连接树莓派 来对树莓派进行编程测试。

本文主要针对GPIO进行功能测试。

1.GPIO定义

下图左侧是 树莓派的GPIO端口详解 给出的关于GPIO的多种定义方式。右侧是在 GPIOZERO 给出的GPIO的定义（BCM端口号与J8端口号）

^{▲ 树莓派GPIO管脚图}

访问GPIO的模式可以有两种：

按照 树莓派的GPIO端口详解 给出的方式，通过RPi.GPIO模块来访问；
通过GPIOZERO来访问。

可以在raspberry命令窗口输入“pinout”获得相关信息：

^{▲ pinout命令输出}

2.通过GIPOZERO访问

在GPIOZERO中对于GPIO端口的命名是通过BraodCom（BCM）管脚进行定义。与PCB的板子J8端口的序号是不同的。

在命名上，存在几种等效形式，比如下面定义LED控制端口是等效的：

>>> led = LED(17)
>>> led = LED("GPIO17")
>>> led = LED("BCM17")
>>> led = LED("BOARD11")
>>> led = LED("WPI0")
>>> led = LED("J8:11")

下面程序测试了GPIO17上连接LED的运行情况。

from gpiozero import LED,Button
from time                   import sleepled = LED(17)while True:led.on()sleep(0.5)led.off()sleep(0.5)

^{▲ LED闪烁实验}

使用GPIO

使用GPIO控制LED，下面代码显示了相同的功能。但是从使用上来看，它远比gpiozero显得比较麻烦。

from time                   import sleep
import RPi.GPIO as GPIOGPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)while True:GPIO.output(17, GPIO.HIGH)sleep(1)GPIO.output(17, GPIO.LOW)sleep(1)

因此之后对于树莓派的GPIO的实验都是使用RASPZERO库（它是缺省按安装的）来进行实验。

▌02 GPIO基本实验

1.亮度控制的LED：PWMLED

^{▲ 实验电路}

（1）两种亮度变化

实现不同亮度的LED可以使用PWMLED来实现。

代码：

from gpiozero               import PWMLED
from time                   import sleepled = PWMLED('GPIO17')
while True:led.value = 0                   # offsleep(1)led.value = 0.5                 # half bridghtnesssleep(1)led.value = 1                   # full brightnesssleep(1)

通过观察可以看到LED可以在关闭，半亮与全亮之间转换。

测量GPIO17波形：

^{▲ GPIO17电压波形}

（2）亮度连续变化

from gpiozero               import PWMLED
from time                   import sleep,time_nsled = PWMLED('GPIO17')lightcount = 1
incnum = 1while True:led.value = lightcount/100lightcount += incnumif lightcount >= 100:incnum = -1elif lightcount < 1:incnum = 1

^{▲ LED亮度变化}

上面的效果可以直接调用：

led.pulse()

2.按键：Button

^{▲ 按钮控制LED电路}

（1）基本实验

from gpiozero               import PWMLED,Button,LED
from time                   import sleep,time_nsbutton = Button('GPIO2')
led = LED('GPIO17')while True:if button.is_pressed:led.on()else: led.off()

^{▲ 按钮控制LED}

上面的代码与下面的代码等效：

from gpiozero               import PWMLED,Button,LED
from time                   import sleep,time_ns
from signal                 import pausebutton = Button('GPIO2')
led = LED('GPIO17')button.when_pressed = led.on
button.when_released = led.offpause()

或者替代的代码：

from gpiozero               import PWMLED,Button,LED
from time                   import sleep,time_ns
from signal                 import pauseled = LED(17)
button = Button(2)
led.source = buttonpause()

（2）控制采集图片

from gpiozero               import Button
from datetime               import datetime
from signal                 import pause
import cv2button = Button(2)
camera = cv2.VideoCapture(0)
camera.open(0)def capture():timestamp = datetime.now().isoformat()print(timestamp)flag,frame = camera.read()cv2.imwrite('/home/pi/zhuoqing/%s.jpg'%timestamp, frame)
#    cv2.imshow('Image', frame)button.when_pressed = capturepause()

^{▲ 使用USB采集图片}

^{▲ 采集到的图片}

^{▲ 每次按动按钮一次，存储一次照片}

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