这篇博文是我Coursera学习笔记整理所得，入门操作基本都在这里了。闲话不多说，直接进入正题。

1.树莓派的GPIO##

GPIO是General Purpose Input Output (通用输入/输出)的缩写，一般译为总线扩展器，人们利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。摘自百度百科

除了Raspberry Zero之外，其他版本的树莓派GPIO都带标准的GPIO，而且都是公头(与Arduino Uno正好相反)。Raspberry Zero比较奇葩。它是专门为制作嵌入式系统设计的，为了减小体积和成本(主要是体积)，它的GPIO不带头。对于需要使用GPIO的研发人员，需要自己动手焊上去。

因为各个版本的树莓派GPIO的数量不一样，所以，可想而知，各个版本树莓派的GPIO布局也是不一样的。这在开发的时候有些小麻烦。本文以树莓派3代为例，不过，先给出各版本树莓派GPIO的布局以供参考：

树莓派A型和B型###

Raspberry Pi A & B，按GPIO号显示

Raspberry Pi A & B，按物理位置显示

树莓派A+型、B+型和2代###

Raspberry A+, B+, 2，按GPIO号显示

Raspberry A+, B+, 2，按物理位置显示

树莓派3代###

Raspberry Pi 3

以上我们可以看到一个GPIO针头既有GPIO号标识，也可以用物理物质标识，编程时你需要说明你用何种方式标识，后文还会提到。

2.树莓派编程基础##

树莓派基本都预装好了Python的GPIO库，通常在文件开头使用import RPi.GPIO as GPIO导入。

设置模式——GPIO.setmode###

GPIO.setmode(mode)，mode参数有两个值，GPIO.BOARD和GPIO.BCM，注意全是大写。前者是告诉程序按物理位置找GPIO头(或者叫channel)，后者按GPIO号。两种模式各有各的好处，前者方便找，后者方便程序在不同的树莓派版本上跑，具体区别大家自己体会。

设置GPIO头的输入和输出——GPIO.setup###

GPIO.setup(channel,mode),channel就是你要用的GPIO头，mode分为输入GPIO.IN和输出GPIO.OUT。

GPIO.output(channel, GPIO.HIGH) #输出高电平，就是输出信号1

GPIO.output(channel, GPIO.LOW) #输出低电平，就是输出信号0

- ###调制脉宽，输出模拟信号——GPIO.PWM###

树莓派本身既不能接受模拟信号，也不能输出模拟信号，要么输出1，要么输出0。不过可以通过改变数字信号的输出占空比(就是一个周期内，GPIO打开时间占总时间的比例)，使输出效果近似的模拟信号。例如，我们牵绊周期打开GPIO输出1，后半周期关闭GPIO，接受的设备(例如一个舵机或者一盏LED灯)没方法反应过来，就会输出0.5。树莓派3代一般使用pin12和pin24调制脉宽。

p = GPIO.PWM(channel,frequency) #channel是GPIO头，frequency是频率

p.start(dc) #dc 是占空比 (0.0 <= dc <= 100.0)改变频率:

p.ChangeFrequency(freq) #改变频率到 freq Hz

p.ChangeDutyCycle(dc) #改变占空比: 0.0 <= dc <= 100.0

p.stop() # 停止 PWM:

- ###事件和回调函数——GPIO.add_event_detect###

熟悉交互编程的人都知道“事件”和“回调函数”。比如右击鼠标是个事件，程序接受到这个事件，就会调用一个函数，这就是回调函数(个人浅薄的理解，很可能不正确，请雅正)。

GPIO.add_event_detect(channel,event, callback = functionname)

#channel就是你要用的GPIO头，event是触发事件，例如电平上升GPIO.RISING和电平下降GPIO.FALLING，functionname就是你要调用的函数的函数名。

##3.LED灯实验##

有了语法基础我们就可以做一些小实验了，这里给出介绍闪烁灯、呼吸灯和开关控制灯的代码。

- ###闪烁灯###

这段代码的效果是：按下按钮，LED保持长亮；松开按钮，LED灯一直闪烁。

import RPi.GPIO as GPIO

import time

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(8, GPIO.OUT) #设置pin8负责输出电压

GPIO.setup(12, GPIO.IN) #设置pin12负责读取按钮的信号

def blink():

#通过交替输出高低电频来是LED灯闪烁

GPIO.output(8,GPIO.HIGH)

time.sleep(0.5)

GPIO.output(8,GPIO.LOW)

time.sleep(0.5)

主程序

try:

#如果pin12接受到按钮的信号，那么使LED灯亮; 否则灯就闪烁

while True:

if GPIO.input(12):

GPIO.output(8,GPIO.HIGH)

else:

blink()

except KeyboardInterrupt:

pass

GPIO.cleanup()

- ###呼吸灯###

这段代码是让LED等渐明渐暗。

import time

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(12, GPIO.OUT)

p = GPIO.PWM(12, 50)

启动pwm

p.start(0)

try:

while True:

for dc in range(0, 101, 5):

p.ChangeDutyCycle(dc)

time.sleep(0.1)

for dc in range(100, -1, -5):

p.ChangeDutyCycle(dc)

time.sleep(0.1)

except KeyboardInterrupt:

pass

停止pwm

p.stop()

GPIO.cleanup()

- ###按钮开关###

这段代码的效果是：按一下按钮，关闭灯；再按一下，打开灯。

import RPi.GPIO as GPIO

import time

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(8, GPIO.OUT) #设置pin8负责输出电压

GPIO.setup(12, GPIO.IN, pull_up_down = GPIO.PUD_DOWN) #设置pin12负责读取按钮的信号,pin12初始状态是GND(0电势，相当于接地电压)

全局变量ledStatus是一个逻辑开关，一开始设为False

ledStatus = False

定义回调函数

def my_callback(channel):

print("button pressed")

global ledStatus

ledStatus = not ledStatus

if ledStatus:

GPIO.output(8, GPIO.HIGH)

else:

GPIO.output(8, GPIO.LOW)

定义触发事件,bouncetime是防止消除按键抖动，不必在意

GPIO.add_event_detect(12,GPIO.RISING, callback = my_callback, bouncetime = 200)

主程序，如果不按下按钮，主程序就什么都不做。

try:

while True:

print("I'm working")

time.sleep(5)

except KeyboardInterrupt:

pass

GPIO.cleanup()