树莓派 GPIO

GPIO：General Purpose Input Output，通用输入输出。可以理解为树莓派电路板插针上的pin脚。下文统一用pin脚指代。

一、pin脚映射

树莓派有三种pin脚映射：BOARD、BCM、Pi4J/WiringPi。

1、BOARD/BCM

BOARD、BCM：这两种映射方式可以在pinout网站查看，或者在终端输入pinout查看。

BOARD：下图中从左到右依次为1-39pin和2-40pin；

BCM：下图中的14、15、18、23、24、25、8、7、1、12、16、20、21等pin。

玩过单片机的同学应该知道，很多单片机带有丰富的片内外设。譬如MSP430单片机，芯片里不仅有MCU，还有定时器、看门狗、UART、SPI、I2C等常见模块。

树莓派的SoC也是一样，集成了很多模块，因此它的pin脚也具备复用功能。如：UART、I2C、SPI。不开启复用功能时为通用pin脚，具备输入输出功能；开启复用功能后，就具备了相应模块的功能。譬如BCM模式下的14、15脚（上图紫色），开启复用功能后就可以与串口进行通信。

2、Pi4J/WiringPi

WiringPi是用c写的树莓派GPIO库。Pi4J是树莓派GPIO的Java库，依赖于WiringPi。

Pi4J/WiringPi模式下的pin脚映射如下图。

二、基本使用

1、Python

安装：pip3 install RPi.GPIO

教程：raspberry-gpio-python，从基本使用到输入/输出再到pwm，样例写的很清晰了，直接在板子上试就可以了。

基本套路就是：

# 1、引入包
import RPi.GPIO as GPIO
# 2、设定模式BOARD、BCM，Python只有这两种
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
# 3、设定输入、输出
GPIO.setup(12, GPIO.OUT)
# 4、开始输入或者输出
GPIO.input(12)
GPIO.output(12, GPIO.LOW)
# 5、关闭资源
GPIO.cleanup(12)
GPIO.cleanup()

2、Java

安装：通过maven引入或者直接下载jar包作为lib，Pi4J :: Java Library (Core)  » 1.2

教程：官网的examples很详尽了。

下面是个pin脚的例子，控制GPIO_01（Python下的BOARD.12）高电平5s再低电平5s两个来回，最后输入个1秒的高电平脉冲。如果接了led，会看到相应的led亮灭和脉冲。（ps：接led时记得接限流电阻）

import com.pi4j.io.gpio.GpioController;
import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;
import com.pi4j.io.gpio.GpioPinDigitalOutput;
import com.pi4j.io.gpio.PinState;
import com.pi4j.io.gpio.RaspiPin;

/**
 * This example code demonstrates how to perform simple state
 * control of a GPIO pin on the Raspberry Pi.
 *
 * @author Robert Savage
 */
public class ControlGpioExample {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        System.out.println("<--Pi4J--> GPIO Control Example ... started.");

        // create gpio controller
        final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();

        // provision gpio pin #01 as an output pin and turn on
        final GpioPinDigitalOutput pin = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_01, "MyLED", PinState.HIGH);

        // set shutdown state for this pin
        pin.setShutdownOptions(true, PinState.LOW);

        System.out.println("--> GPIO state should be: ON");

        Thread.sleep(5000);

        // turn off gpio pin #01
        pin.low();
        System.out.println("--> GPIO state should be: OFF");

        Thread.sleep(5000);

        // toggle the current state of gpio pin #01 (should turn on)
        pin.toggle();
        System.out.println("--> GPIO state should be: ON");

        Thread.sleep(5000);

        // toggle the current state of gpio pin #01  (should turn off)
        pin.toggle();
        System.out.println("--> GPIO state should be: OFF");

        Thread.sleep(5000);

        // turn on gpio pin #01 for 1 second and then off
        System.out.println("--> GPIO state should be: ON for only 1 second");
        pin.pulse(1000, true); // set second argument to 'true' use a blocking call

        // stop all GPIO activity/threads by shutting down the GPIO controller
        // (this method will forcefully shutdown all GPIO monitoring threads and scheduled tasks)
        gpio.shutdown();

        System.out.println("Exiting ControlGpioExample");
    }
}