香橙派和树莓派基于官方外设开发

香橙派和树莓派基于官方外设开发

1.wiringPi外设SDK安装

方式一：

git clone https://github.com/orangepi-xunlong/wiringOP //下载源码
cd wiringOP //进入文件夹
sudo ./build clean //清除编译信息
sudo ./build //编译

方式二

通过windows浏览器打开https://github.com/orangepi-xunlong/wiringOP
下载压缩包
把压缩包通过mobaxterm传到开发板
解压 unzip xxx.zip
cd xxx
sudo ./build
gpio readall

验证指令：gpio readall

如下图所示，外设库就完成安装了

2.蜂鸣器开发

2.1蜂鸣器响的原理

置低电平响
置高电平不响

2.2蜂鸣器配合时间函数开发

2.2.1 demo1

#include
#include
#include

#define BEEP 2 // 设置2引脚为蜂鸣器控制引脚


int main(void)
{
	

	wiringPiSetup(); // 初始化wriping库

	pinMode(BEEP, OUTPUT); // 设置蜂鸣器为输出引脚

	while(1)
	{
		digitalWrite(BEEP, LOW); // 输出低电平
		sleep(5);
		break;
	}

    digitalWrite(BEEP,HIGH);

	return 0;
}

2.2.2 demo2

#include 
#include 
#include 
#define BEEP 0 //设置针脚0为蜂鸣器的控制引脚
int main (void)
{
    wiringPiSetup () ;//初始化wiringPi库i
    pinMode (BEEP, OUTPUT) ;//设置IO口的输入输出，输出
    while(1){
        //sleep(1);
        usleep(100000);
        digitalWrite (BEEP, HIGH) ; //设置IO口输出低电平，蜂鸣器响
        //sleep(1);
        usleep(100000);
        digitalWrite (BEEP, LOW) ; //设置IO口输出低电平，蜂鸣器响
    }
    return 0;
}

如果你在vim的环境编辑，方便缩进可以修改一下缩进

vim的设置，修改/etc/vim/vimrc文件，需要用超级用户权限

sudo vim /etc/vim/vimrc
set tabstop=4 设置tab键缩进4个空格
set shiftwidth=4 设置批量对齐时候的tab键空格数为4

不过我在这里更推荐vscode编写，http://t.csdn.cn/GdZte，远程开发

shell脚本小插曲

./build beep.c 
$0     $1

shell脚本处理参数，可以通过$？来处理，这里的$1是要编译的文件

简易编译的shell脚本：
gcc $1 -lwiringPi -lwiringPiDev -lpthread -lm -lcrypt -lrt

3.超声波测距

1. 怎么让它发波
   Trig，给Trig端口至少10us的高电平
        
2. 怎么知道开始发了
   Echo信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
       
3. 怎么知道接收了返回波
    Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了
       
4.怎么算时间
   Echo引脚维持高电平的时间！
       
5. 波发出去的那一下，开始启动定时器
   波回来的拿一下，我们开始停止定时器，计算出中间经过多少时间
       
6. 怎么算距离
    距离=速度（340m/s）*时间/2

时序

3.2时间函数

函数原型：

#include
int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz )
gettimeofday()会把目前的时间用tv 结构体返回，当地时区的信息则放到tz所指的结构中

struct timeval
{
    long tv_sec;/*秒*/
    long tv_usec;/*微妙*/
};

测试代码

//计算程序在当前环境中数数10万次耗时多少
#include 
#include 
//int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz )
void mydelay()
{
    int i,j;
    for(i=0;i<100;i++){
        for(j=0;j<1000;j++);
    }
}
int main()
{
    struct timeval startTime;
    struct timeval stopTime;
    gettimeofday(&startTime,NULL);
    mydelay();
    gettimeofday(&stopTime,NULL);
    long diffTime = 1000000*(stopTime.tv_sec - startTime.tv_sec) +
        (stopTime.tv_usec - startTime.tv_usec);
    printf("全志H6的Linux数100000耗时%ldus\n",diffTime);
    return 0;
}

3.3代码实现和验证

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define Trig 0
#define Echo 1
double getDistance()
{
    double dis;
    struct timeval start;
    struct timeval stop;
    pinMode(Trig, OUTPUT);
    pinMode(Echo, INPUT);
    digitalWrite(Trig ,LOW);
    usleep(5);
    digitalWrite(Trig ,HIGH);
    usleep(10);
    digitalWrite(Trig ,LOW);
    /*above init CSB*/
    while(!digitalRead(Echo));
    gettimeofday(&start,NULL);
    while(digitalRead(Echo));
    gettimeofday(&stop,NULL);
    long diffTime = 1000000*(stop.tv_sec-start.tv_sec)+(stop.tv_usec -
                                                        start.tv_usec);
    printf("diffTime = %ld\n",diffTime);
    dis = (double)diffTime/1000000 * 34000 / 2;
    return dis;
}

int main()
{
    double dis;
    if(wiringPiSetup() == -1){
        fprintf(stderr,"%s","initWringPi error");
        exit(-1);
    }
    while(1){
        dis = getDistance();
        printf("dis = %lf\n",dis);
        usleep(500000);
    }
    return 0;
}

4.SG90舵机开发

4.1舵机基本介绍

如下图所示，最便宜的舵机sg90，常用三根或者四根接线，黄色为PWM信号控制用处：垃圾桶项目开盖用、智能小车的全比例转向、摄像头云台、机械臂等常见的有0-90°、0-180°、0-360°

4.2Linux定时器

分析：实现定时器，通过itimerval结构体以及函数setitimer产生的信号，系统随之使用signal信号处理
函数来处理产生的定时信号。从而实现定时器。
先看itimerval的结构体

struct itimerval
{
    /* Value to put into `it_value' when the timer expires. */
    struct timeval it_interval;
    /* Time to the next timer expiration. */
    struct timeval it_value;
};
it_interval：计时器的初始值，一般基于这个初始值来加或者来减，看控制函数的参数配置
    it_value：程序跑到这之后，多久启动定时器
    struct timeval
    {
        __time_t tv_sec; /* Seconds. */
        __suseconds_t tv_usec; /* Microseconds. */
    };
int setitimer (__itimer_which_t __which,
               const struct itimerval *__restrict __new,
               struct itimerval *__restrict __old)

setitimer()将value指向的结构体设为计时器的当前值，如果ovalue不是NULL，将返回计时器原有值。
which:三种类型
ITIMER_REAL //数值为0，计时器的值实时递减，发送的信号是SIGALRM。
ITIMER_VIRTUAL //数值为1，进程执行时递减计时器的值，发送的信号是SIGVTALRM。
ITIMER_PROF //数值为2，进程和系统执行时都递减计时器的值，发送的信号是SIGPROF。
很明显，这边需要捕获对应的信号进行逻辑相关处理 signal(SIGALRM,signal_handler);
返回说明：
成功执行时，返回0。失败返回-1

实现代码

/*该代码实现的功能是： 1s后开启定时器，然后每隔1s向终端打印hello。*/
#include 
#include 
#include 
#include 
static int i;
void signal_handler(int signum)
{
    i++;
    if(i == 2000){
        printf("hello\n");
        i = 0;
    }
}
int main()
{
    struct itimerval itv;

    //设定定时时间
    itv.it_interval.tv_sec = 0;
    itv.it_interval.tv_usec = 500;
    //设定开始生效，启动定时器的时间
    itv.it_value.tv_sec = 1;

    //设定定时方式
    if( -1 == setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL)){
        perror("error");
        exit(-1);
    }
    //信号处理
    signal(SIGALRM,signal_handler);
    while(1);
    return 0;
}

这种方法需要注意的是，一个进程只能创建一个定时器

4.3 .SG90编程实现：键盘输入不同的值，让舵机转动，软件PWM实现

#include
#include
#include
#include
#include

#define SG90pin 8

int jd;

void signal_handler(int signum)
{
    static  int  i=0;

    
    if(i<=jd)
    {
       digitalWrite(SG90pin,HIGH);  
    }
    else
    {
       digitalWrite(SG90pin,LOW);
    }
    if(i==40)
    {
        i=0;
    }
    i++;
}

int main()
{
    struct itimerval itv;
    jd=0;

    if(wiringPiSetup()==-1)
    {
         perror("error");
         exit(-1); 
    }
 
    pinMode(SG90pin,OUTPUT);

    //1.设定定时时间
    itv.it_interval.tv_sec=0;
    itv.it_interval.tv_usec=500;     
    //2.设定开始生效，启动定时器的时间
    itv.it_value.tv_sec=1;
    itv.it_value.tv_usec=0;
    //3.设定定时方式
    if(setitimer(ITIMER_REAL,&itv,NULL)==-1)
    {
        perror("error");
        exit(-1);
    }
    //4.信号处理
    signal(SIGALRM,signal_handler);

    while(1)
    {
        printf("input jd:1 -0 2-45 3-90 4-135 5-180\n");
        scanf("%d",&jd);
    }

    return 0;
}

5.OLED模块

5.1OLED屏幕模块

5.2IIC协议

5.2.1.概述：

IIC全称Inter-Integrated Circuit (集成电路总线)
是由PHILIPS公司在80年代开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。IIC属于半双
工同步通信方式

5.2.2.特点

5.2.2.1 简单和有效性

由于接口直接在组件之上，因此IIC总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降
低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件

5.2.2.2多主控

其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

5.2.3协议信息

IIC总线在传输数据的过程中一共有三种类型信号，分别为：开始信号、结束信号和应答信号。

//起始位，停止位，数据位，速度

这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号

• 起始信号

• 终止信号

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Asg0RIiB-1688746961767)(C:\Users\xie19\Pictures\Camera Roll\屏幕截图 2023-07-07 234444.png)]

• 应答信号

发送器每发送一个字节（8个bit），就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。

应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK，简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；

应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6ysoeEZE-1688746961767)(C:\Users\xie19\Pictures\Camera Roll\屏幕截图 2023-07-07 234743.png)]

• 数据发送的时序[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-c8w7XqiM-1688746961768)(C:\Users\xie19\Pictures\Camera Roll\屏幕截图 2023-07-07 234832.png)]

5.2.4 Orangepi的IIC接口

• 由 26pin 的原理图可知， Orange Pi Zero 2 可用的 i2c 为 i2c3

• 

• 启动 linux 系统后， 先确认下/dev 下存在 i2c-3 的设备节点

• 从命令运行结果能观察到系统支持I2C-3和I2C-5的驱动，而H616的外设我们看到只有一个IIC接

• 口，用的是IIC-3

• Linux一切皆文件，每个硬件设备“对应”一个文件，由驱动程序提供映射!
  ![在这里插入图片描述
  

• 开始测试 i2c， 首先安装 i2c-tools

• sudo apt-get install i2c-tools

• 

5.2.5oled开发

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "oled.h"
#include "font.h"
int oled_show(struct display_info *disp) {
    int i;
    char buf[100];
    oled_putstrto(disp, 0, 9+1, "Welcome to My HomeAssitant");
    disp->font = font2;
    oled_putstrto(disp, 0, 20, " ---Mr.chen HenShuai--- ");
    disp->font = font2;
    oled_send_buffer(disp);
    return 0;
}

void show_error(int err, int add) {
    printf("\nERROR: %i, %i\n\n", err, add);
}
void show_usage(char *progname) {
    printf("\nUsage:\n%s \n", progname);

}
int main(int argc, char **argv) {
    int e;
    char filename[32];
    struct display_info disp;
    if (argc < 2) {
        show_usage(argv[0]);
        return -1;
    }
    memset(&disp, 0, sizeof(disp));
    sprintf(filename, "%s", argv[1]);
    disp.address = OLED_I2C_ADDR;
    disp.font = font2;
    e = oled_open(&disp, filename);
    e = oled_init(&disp);
    oled_show(&disp);
    return 0;
}

6.串口

6.1串口基本认知

串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口（Serial Interface）是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢

• 是设备间接线通信的一种方式
• 数据一位一位地顺序传送
• 双向通信，全双工
• 传送速度相对较慢

6.2串口接线方式

RXD：数据输入引脚，数据接受；

TXD：数据发送引脚，数据发送；

交叉接线

6.3基于wiringPi的串口开发

/*
* serialTest.c:
*/
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int fd;
void* Sendhandler()
{
    char *sendBuf;
    sendBuf = (char *)malloc(32*sizeof(32));
    while(1){
        memset(sendBuf,'\0',32);
        scanf("%s",sendBuf);
        while(*sendBuf){
            serialPutchar (fd, *sendBuf++) ;

        }
    }
}
void* Revhandler()
{
    while(1){
        while (serialDataAvail(fd))
        {
            printf ("%c", serialGetchar(fd)) ;
            fflush (stdout) ;
        }
    }
}
int main ()
{
    int count ;
    unsigned int nextTime ;
    pthread_t idSend;
    pthread_t idRev;
    if ((fd = serialOpen ("/dev/ttyS5", 115200)) < 0)
    {
        fprintf (stderr, "Unable to open serial device: %s\n", strerror (errno))
            ;
        return 1 ;
    }
    pthread_create(&idSend, NULL,Sendhandler,NULL);
    pthread_create(&idRev, NULL,Revhandler,NULL);
    if (wiringPiSetup () == -1)
    {
        fprintf (stdout, "Unable to start wiringPi: %s\n", strerror (errno)) ;
        return 1 ;
    }
    while(1){sleep(10);}
    printf ("\n") ;
    return 0 ;
}

6.4Linux原生串口开发（实现不基于wiringpi库的串口）

uartTool.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "wiringSerial.h"
int myserialOpen (const char *device, const int baud)
{
    struct termios options ;
    speed_t myBaud ;
    int status, fd ;
    switch (baud){
        case 9600: myBaud = B9600 ; break ;
        case 115200: myBaud = B115200 ; break ;
    }
    if ((fd = open (device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY | O_NONBLOCK)) == -1)
        return -1 ;
    fcntl (fd, F_SETFL, O_RDWR) ;
    // Get and modify current options:
    tcgetattr (fd, &options) ;
    cfmakeraw (&options) ;
    cfsetispeed (&options, myBaud) ;
    cfsetospeed (&options, myBaud) ;
    options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD) ;
    options.c_cflag &= ~PARENB ;
    options.c_cflag &= ~CSTOPB ;
    options.c_cflag &= ~CSIZE ;
    options.c_cflag |= CS8 ;
    options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG) ;
    options.c_oflag &= ~OPOST ;
    options.c_cc [VMIN] = 0 ;
    options.c_cc [VTIME] = 100 ; // Ten seconds (100 deciseconds)
    tcsetattr (fd, TCSANOW, &options) ;
    ioctl (fd, TIOCMGET, &status);
    status |= TIOCM_DTR ;
    status |= TIOCM_RTS ;
    ioctl (fd, TIOCMSET, &status);
    usleep (10000) ; // 10mS
    return fd ;
}
void serialSendstring (const int fd, const char *s)
{
    int ret;
    ret = write (fd, s, strlen (s));
    if (ret < 0)
        printf("Serial Puts Error\n");
}
int serialGetstring (const int fd, char *buffer)
{
    int n_read;
    n_read = read(fd, buffer,32);
    return n_read;
}

uartTool.h

int myserialOpen (const char *device, const int baud);
void serialSendstring (const int fd, const char *s);
int serialGetstring (const int fd, char *buffer);

uartTest.c

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "uartTool.h"
int fd;
void* readSerial()
{
    char buffer[32];
    while(1){
        memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));
        serialGetstring(fd, buffer);
        printf("GET->%s\n",buffer);
    }
}
void* sendSerial()
{
    char buffer[32];
    while(1){
        memset(buffer,'\0',sizeof(buffer));
        scanf("%s",buffer);
        serialSendstring(fd, buffer);
    }
}
int main(int argc, char **argv)
{
    char deviceName[32] = {'\0'};
    pthread_t readt;
    pthread_t sendt;
    if(argc < 2){
        printf("uage:%s /dev/ttyS?\n",argv[0]);
        return -1;
    }
    strcpy(deviceName, argv[1]);
    if( (fd = myserialOpen(deviceName, 115200)) == -1){
        printf("open %s error\n",deviceName);
        return -1;
    }
    pthread_create(&readt, NULL, readSerial,NULL);
    pthread_create(&sendt, NULL, sendSerial,NULL);
    while(1){sleep(10);}
}

7.继电器组

7.1概述

继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器

7.2继电器实战

实现功能：输入不同的指令，点亮不同的LED灯

实现方式一：

#include
#include
#include

#define sw1 16
#define sw2 15
#define sw3 13
#define sw4 10

void pinModeOutPut()
{
    pinMode(sw1,OUTPUT);
    pinMode(sw2,OUTPUT);
    pinMode(sw3,OUTPUT);
    pinMode(sw4,OUTPUT);
}

void allHigh()
{
    digitalWrite(sw1,HIGH);
    digitalWrite(sw2,HIGH);
    digitalWrite(sw3,HIGH);
    digitalWrite(sw4,HIGH);
}

void allLow()
{
    digitalWrite(sw1,LOW);
    digitalWrite(sw2,LOW);
    digitalWrite(sw3,LOW);
    digitalWrite(sw4,LOW);
}

int main()
{
    char cmd[12]={0};
    
    if(wiringPiSetup()==-1)
    {
        printf("init error\n");
        return -1;
    }

    pinModeOutPut();
    allHigh();

    while(1)
    {
       printf("1/2/3/4代表灯,on-打开,off-关闭\n");
       memset(cmd,0,sizeof(cmd));   
       fgets(cmd, 12, stdin);

       if(strncmp(cmd,"1on",3)==0)
       {
             digitalWrite(sw1,LOW);
       }
       else if(strncmp(cmd,"2on",3)==0)
       {
             digitalWrite(sw2,LOW);
       }
       else if(strncmp(cmd,"3on",3)==0)
       {
             digitalWrite(sw3,LOW);
       }
       else if(strncmp(cmd,"4on",3)==0)
       {
             digitalWrite(sw4,LOW);
       }
       else if(strncmp(cmd,"1off",4)==0)
       {
             digitalWrite(sw1,HIGH); 
       }
       else if(strncmp(cmd,"2off",4)==0)
       {
             digitalWrite(sw2,HIGH); 
       }
       else if(strncmp(cmd,"3off",4)==0)
       {
             digitalWrite(sw3,HIGH); 
       }
       else if(strncmp(cmd,"4off",4)==0)
       {
             digitalWrite(sw4,HIGH); 
       }
       else if(strncmp(cmd,"allon",5)==0)
       { 
             allLow();    
       }    
       else if(strncmp(cmd,"alloff",6)==0)
       {
             allHigh();
       }
     }

     return 0;
}

实现方式二：

#include 
#include 
#include 

#define sw1 16
#define sw2 15
#define sw3 13
#define sw4 10
#define one 1
#define two 2
#define there 3
#define four 4
#define five 5
#define six 6
#define seven 7
#define eight 8
#define night 9
#define ten 10

void pinModeOutPut()
{
       pinMode(sw1, OUTPUT);
       pinMode(sw2, OUTPUT);
       pinMode(sw3, OUTPUT);
       pinMode(sw4, OUTPUT);
}

void allHigh()
{
       digitalWrite(sw1, HIGH);
       digitalWrite(sw2, HIGH);
       digitalWrite(sw3, HIGH);
       digitalWrite(sw4, HIGH);
}

void allLow()
{
       digitalWrite(sw1, LOW);
       digitalWrite(sw2, LOW);
       digitalWrite(sw3, LOW);
       digitalWrite(sw4, LOW);
}

int get_cmd_type(char *cmd)
{
       if (strncmp(cmd, "one", 3) == 0)
              return 1;
       if (strncmp(cmd, "two", 3) == 0)
              return 2;
       if (strncmp(cmd, "there", 5) == 0)
              return 3;
       if (strncmp(cmd, "four", 4) == 0)
              return 4;
       if (strncmp(cmd, "five", 4) == 0)
              return 5;
       if (strncmp(cmd, "six", 3) == 0)
              return 6;
       if (strncmp(cmd, "seven", 5) == 0)
              return 7;
       if (strncmp(cmd, "eight", 5) == 0)
              return 8;
       if (strncmp(cmd, "night", 5) == 0)
              return 9;
       if (strncmp(cmd, "ten", 3) == 0)
              return 10;

       return -1;
}

int main()
{
       char cmd[12] = {0};
       int ret;

       if (wiringPiSetup() == -1)
       {
              printf("init error\n");
              return -1;
       }

       pinModeOutPut();
       allHigh();

       while (1)
       {
              printf("1/2/3/4/9-on,5/6/7/8/10-off,9-allon,10-alloff\n");
              memset(cmd, 0, sizeof(cmd));
              fgets(cmd, 12, stdin);

              ret = get_cmd_type(cmd);
              switch (ret)
              {
              case 1:
                     digitalWrite(sw1, LOW);
                     break;
              case 2:
                     digitalWrite(sw2, LOW);
                     break;
              case 3:
                     digitalWrite(sw3, LOW);
                     break;
              case 4:
                     digitalWrite(sw4, LOW);
                     break;
              case 5:
                     digitalWrite(sw1, HIGH);
                     break;
              case 6:
                     digitalWrite(sw2, HIGH);
                     break;
              case 7:
                     digitalWrite(sw3, HIGH);
                     break;
              case 8:
                     digitalWrite(sw4, HIGH);
                     break;
              case 9:
                     allLow();
                     break;
              case 10:
                     allHigh();
                     break;
              default:
                     printf("cmd error\n");
                     break;
              }
       }

       return 0;
}

              digitalWrite(sw2, LOW);
                 break;
          case 3:
                 digitalWrite(sw3, LOW);
                 break;
          case 4:
                 digitalWrite(sw4, LOW);
                 break;
          case 5:
                 digitalWrite(sw1, HIGH);
                 break;
          case 6:
                 digitalWrite(sw2, HIGH);
                 break;
          case 7:
                 digitalWrite(sw3, HIGH);
                 break;
          case 8:
                 digitalWrite(sw4, HIGH);
                 break;
          case 9:
                 allLow();
                 break;
          case 10:
                 allHigh();
                 break;
          default:
                 printf("cmd error\n");
                 break;
          }
   }

   return 0;

}