树莓派开发系列教程9——树莓派GPIO控制

一、常用开源工程简介

    树莓派内核中已经编译自带了gpio的驱动，我们常通过一些第三方写好的库函数来完成具体的操作，比较常见的操作库函数有：

1、python GPIO

    【开发语言】——python

    【简单介绍】——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。

    【官方网站】—— https://code.google.com/p/raspberry-gpio-python/

2、wiringPi

    【开发语言】——C语言

    【简单介绍】——wiringPi适合那些具有C语言基础，在接触树莓派之前已经接触过单片机或者嵌入式开发的人群。wiringPi的API函数和arduino非常相似，这也使得它广受欢迎。作者给出了大量的说明和示例代码，这些示例代码也包括UART设备，I2C设备和SPI设备等。

    【官方网站】—— http://wiringpi.com/

3、BCM2835 C Library

    【开发语言】——C语言

    【简单介绍】BCM2835 C Library可以理解为使用C语言实现的相关底层驱动，BCM2835 C Library的驱动库包括GPIO、SPI和UART等，可以通过学习BCM2835 C Library熟悉BCM2835相关的寄存器操作。如果有机会开发树莓派上的linux驱动，或自主开发python或PHP扩展驱动，可以从BCM2835 C Library找到不少的“灵感”。

    【官方网站】—— http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/

二、树莓派GPIO编号方式

1、功能物理引脚：

从左到右，从上到下：左边基数，右边偶数：1-40

2、BCM:

编号侧重CPU寄存器，根据BCM2835的GPIO寄存器编号。

3、wpi：

  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。正如图3 WiringPi一栏。

三、python GPIO

1、先安装python-dev，输入以下指令。

  sudo apt-get install python-dev

2、安装RPi.GPIO，依次输入以下指令。

1)下载：$ wget http://raspberry-gpio-python.googlecode.com/files/RPi.GPIO-0.5.3a.tar.gz

2)解压缩：$ tar xvzf RPi.GPIO-0.5.3a.tar.gz

3)进入解压之后的目录 ：$ cd RPi.GPIO-0.5.3a
4)启动安装 ：$ sudo python setup.py install

3、例子：

   # -*- coding: utf-8 -*-  
    import RPi.GPIO as GPIO  
    import time  
    # BOARD编号方式，基于插座引脚编号  
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)  
    # 输出模式  
    GPIO.setup(11, GPIO.OUT)  
      
    while True:  
        GPIO.output(11, GPIO.HIGH)  
        time.sleep(1)  
        GPIO.output(11, GPIO.LOW)  
        time.sleep(1) 

4、执行：
sudo python led.py

5、说明：
1)GPIO.setmode(GPIO.BOARD)，采用插座引脚编号方式。
2)由于采用插座引脚编号方式，此处的11脚相当于BCM2835寄存器编号方式的引脚11。

四、python GPIO
1、说明：
    WiringPi是应用于树莓派平台的GPIO控制库函数，WiringPi遵守GUN Lv3。wiringPi使用C或者C++开发并且可以被其他语言包转，例如python、ruby或者PHP等。
    wiringPi包括一套gpio控制命令，使用gpio命令可以控制树莓派GPIO管脚。用户可以利用gpio命令通过shell脚本控制或查询GPIO管脚。wiringPi是可以扩展的，可以利用wiringPi的内部模块扩展模拟量输入芯片，可以使用MCP23x17/MCP23x08（I2C 或者SPI）扩展GPIO接口。另外可通过树莓派上的串口和Atmega（例如arduino等）扩展更多的GPIO功能。另外，用户可以自己编写扩展模块并把自定义的扩展模块集成到wiringPi中。WiringPi支持模拟量的读取和设置功能，不过在树莓派上并没有模拟量设备。但是使用WiringPi中的软件模块却可以轻松地应用AD或DA芯片。

2.wiringPi安装

1)方案A——使用GIT工具

通过GIT获得wiringPi的源代码

git clone git://git.drogon.net/wiringPi
cd wiringPi

./build

build脚本会帮助你编译和安装wiringPi

2)方案B——直接下载
我们可以在https://git.drogon.net/?p=wiringPi;a=summary网站上直接下载最新版本编译使用

tar xfz wiringPi-xx.tar.gz

cd wiringPi-xx

./build

3、测试：

wiringPi包括一套gpio命令，使用gpio命令可以控制树莓派上的各种接口，通过以下指令可以测试wiringPi是否安装成功。
$gpio -v
$gpio readall
即可出现上面的io图

4、例子：

#include <wiringPi.h>  
int main(void)  
{  
  wiringPiSetup() ;  
  pinMode (0, OUTPUT) ;  
  for(;;)   
  {  
    digitalWrite(0, HIGH) ; delay (500) ;  
    digitalWrite(0,  LOW) ; delay (500) ;  
  }  
} 

5、编译运行：
在树莓派上:
gcc -Wall -o test test.c -lwiringPi
sudo ./test

在虚拟机中：
am-linux-gcc -Wall -o test test.c -lwiringPi
sudo ./test

6、注意事项：
1）IO的编号方式略有不同，采用wiring编码方式。
2）-lwiringPi表示动态加载wiringPi共享库。

五、BCM2835 C Library

1、下载:               $ wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.35.tar.gz

2、解压缩:             $tar xvzf bcm2835-1.35.tar.gz
3、进入压缩之后的目录:$cd bcm2835-1.35
4、 配置:              $./configure
5、从源代码生成安装包:$make
6、执行检查:           $sudo make check
7、安装 bcm2835库:    $sudo make install

8、例子

#include <bcm2835.h>  
  
// P1插座第11脚  
#define PIN RPI_GPIO_P1_11  
  
int main(int argc, char **argv)  
{  
  if (!bcm2835_init())  
  return 1;  
  
  // 输出方式  
  bcm2835_gpio_fsel(PIN, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP);  
  
  while (1)  
  {  
    bcm2835_gpio_write(PIN, HIGH);  
    bcm2835_delay(100);  
      
    bcm2835_gpio_write(PIN, LOW);  
    bcm2835_delay(100);  
  }  
  bcm2835_close();  
  return 0;  
} 

9、注意事项：
1）IO的编号方式略有不同，采用wiring编码方式。
2）-lwiringPi表示动态加载wiringPi共享库。

六、文章参考以下链接
http://elinux.org/RPi_Low-level_peripherals
http://blog.csdn.net/xukai871105/article/details/23115627