树莓派GPIO使用笔记

RPi.GPIO是Python的一个module( 模块 ), 树莓派官方系统默认已经安装,源码(也有教程的链接)公布在Sourceforge上.

查看版本

树莓派官方系统默认已经安装了Python和RPi.GPIO, 通过GPIO.RPI_INFO可以查看其版本。

python
GPIO.RPI_INFO

导入模块

导入 RPi.GPIO 模块：

import RPi.GPIO as GPIO

检测是否导入成功:

try:
    import RPi.GPIO as GPIO
except RuntimeError:
    print("Error importing RPi.GPIO!  This is probably because you need superuser privileges.  You can achieve this by using 'sudo' to run your script")

引脚编号方式

RPi.GPIO中有两种引脚的编号方式：BCM和wiringPi。
BCM编号侧重CPU寄存器，根据BCM2835的GPIO寄存器编号。
wiringPi编号侧重实现逻辑，把扩展GPIO端口从0开始编号，这种编号方便编程。
这里有一个超酷的交互式在线树莓派引脚图pinout.xyz
使用时必须弄清是哪一种编码方式。
{%y%}
警告
您可能在Raspberry Pi的GPIO上有多个脚本/电路。因此，如果RPi.GPIO检测到引脚已被配置为默认（输入）以外的其他引脚，则在尝试配置脚本时会收到警告。要禁用这些警告可以添加如下代码：
GPIO.setwarnings(False)
{%endy%}

设置编码方式

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

查询编码方式

mode = GPIO.getmode()

输出： GPIO.BOARD, GPIO.BCM or None

IO操作

输入模式

输入初始化

默认情况下的引脚是浮空模式，浮空模式的引脚不连接任何东西，因此其初始值是随机的，是一种不稳定状态，
为了避免这一点，可以使用上拉模式或者下拉模式来初始化引脚状态。

#上拉输入
GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
#下拉输入
GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)

channel即对应编码方式的引脚号，GPIO.IN为输入模式。

输入操作

GPIO.input(channel)
#返回：0 / GPIO.LOW / False or 1 / GPIO.HIGH / True.

例子：

if GPIO.input(channel):
    print('Input was HIGH')
else:
    print('Input was LOW')

输出模式

输出初始化

GPIO.setup(channel, GPIO.OUT)
GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

输出操作

GPIO.output(12, GPIO.HIGH)

第二个参数有三种设置方式：

• GPIO.HIGH和GPIO.LOW
• 1和0
• True和False

批量IO

chan_list = [11,12]    # add as many channels as you want!
GPIO.output(chan_list, GPIO.LOW)   # sets all to GPIO.LOW
GPIO.output(chan_list, (GPIO.HIGH, GPIO.LOW))
# sets first HIGH and second LOW

清除引脚占用

使用完IO口要清除IO，否则可能出错。
复位所有IO：

GPIO.cleanup()

如果只清理特定通道：

GPIO.cleanup(channel)
GPIO.cleanup( (channel1, channel2) )
GPIO.cleanup( [channel1, channel2] )

也可以增加容错机制,input()方法可以读取目前通道的输出:

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

查看IO口状态

func = GPIO.gpio_function(pin)

返回值:GPIO.IN, GPIO.OUT, GPIO.SPI, GPIO.I2C, GPIO.HARD_PWM, GPIO.SERIAL, GPIO.UNKNOWN

边沿检测与中断

边沿是电信号从低到高（上升沿）或从高到低（下降沿）的改变，这种改是一种事件。

边沿检测函数

wait_for_edge()会检测引脚的上升沿和下降沿变化：

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

第二个参数的可选项有： GPIO.RISING, GPIO.FALLING or GPIO.BOTH
timeout用于设定检测超时时间。

中断函数

1.单个中断函数

#回调函数，中断处理函数
def 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')
#中断初始化函数
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=my_callback)  # add rising edge detection on a channel

2.多个中断函数

def 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)

3.中断去抖
使用bouncetime参数设置去抖时间。

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

4.关闭中断

GPIO.remove_event_detect(channel)

PWM

树莓派的PWM不是硬件触发，而是软件模拟的，因此所有引脚都可以使用PWM。

# 初始化PWM,参数为引脚和频率
p = GPIO.PWM(channel, frequency)
# 启动PWM
p.start(dc)   # where dc is the duty cycle (0.0 <= dc <= 100.0)
# 改变PWM频率
p.ChangeFrequency(freq)   # where freq is the new frequency in Hz
# 改变占空比
p.ChangeDutyCycle(dc)  # where 0.0 <= dc <= 100.0
# 停止PWM
p.stop()

例程

LED每两秒闪烁一次.

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

p = GPIO.PWM(12, 0.5)
p.start(1)
input('Press return to stop:')   # use raw_input for Python 2
p.stop()
GPIO.cleanup()
An example to brighten/dim an LED:
import time
import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(12, GPIO.OUT)

p = GPIO.PWM(12, 50)  # channel=12 frequency=50Hz
p.start(0)
try:
    while 1:
        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
p.stop()
GPIO.cleanup()

参考文献：
1.RASPBERRY PI3 - RPi.GPIO 官方使用文档翻译