3、Pi4B 树莓派 ubuntu20.04 使用GPIO（作为开关量输入输出模式）

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1、GPIO是什么

GPIO即通用输入/输出端口，是在嵌入式设备以及人机交互设备中很重要的概念，用户可以通过GPIO与其他设备进行数据交换，比如串口，spi，i2c等；用户也可以通过GPIO与程序进行交互，比如按钮，指示灯，继电器等。

本节主要目标是在64位Ubuntu 20.04系统下实现树莓派的GPIO的控制。

2、通过文件操作linux系统的GPIO(在shell中测试)

Linux 系统下，所有的设备都是文件，想要控制gpio可以采用类库，也可以直接采用文件对gpio设备进行操作。

• GPIO文件路径：

/sys/class/gpio

• 将指定GPIO端口从内核空间引入到用户空间

向 expert 文件中写入GPIO编号。

• 将指定GPIO端口从用户空间注销

向 unexpert 文件中写入GPIO编号。

• GPIO文件夹目录

direction	in / out
value	0 / 1

• 引入GPIO后，默认为输入模式，直接读取 value 文件中的值即可得到针脚状态

while true : do cat value ; done

• 引入GPIO后，通过将文件 direction 中的值改为 out，则将对应接口配置为输出模式，此时可直接修改 value 文件的值，修改后即可改变输出阵脚的状态。

3、常用树莓派GPIO库

• wringpi 原生wiringpi实际测试并不支持PI4B以及 ubuntu20.04 64 系统，在此不再使用。(2020-10-25)

• gpiozero 在ubuntu20.04 下可以使用，但是针对GPIO的电阻上拉与下拉设置不起作用，具体原因还没有分析到，暂时未使用(2020-10-25)

• pigpio 在ubuntu20.04下可正常使用。(http://abyz.me.uk/rpi/pigpio/faq.html)

4、pigpio 类库的安装

# 下载最新版本 pigpio 源码
wget [https://github.com/joan2937/pigpio]
Unzip pigpio-master
Cd pigpio-master

# 安装编译自动配置以及gcc编译环境
Sudo apt install autoconf
Sudo apt install make
Sudo apt install gcc

# 编译安装 pigpio
Make
Sudo make install
Sudo pigpiod

5、pigpio 使用注意事项

注意事项：

• 在使用 pigpio 类库时，需要首先启动守护线程，直接在shell 中启动 pigpio即可。

• 如果需要在多个文件中使用gpio，打开一个守护线程即可。

sudo pigpiod

6、pigpio 输入测试

GPIO对应端口外接按钮时，可通过pigpio直接读取对应针脚状态

#!/usr/bin/env python
# encoding = utf-8
import pigpio

pi = pigpio.pi()
pi.set_mode(25,pigpio.INPUT) # 设置GPIO25(BCM)为输入模式
pi.set_pull_up_down(25,PUD_UP) # 设置GPIO25(BCM)为电阻上拉
print(pi.read(25) # 读取GPIO25(BCM)对应阵脚的输入状态

详细使用参考pigpio使用文档：http://abyz.me.uk/rpi/pigpio/python.html

7、pigpio 输出测试

#!/usr/bin/env python
# encoding = utf-8
import pigpio

pi = pigpio.pi()
pi.set_mode(23,pigpio.OUTPUT) # 设置GPIO23(BCM)为输出模式
pi.write(23,1)# 设置GPIO23(BCM)对应阵脚的输出状态为 1

8、树莓派 GPIO 作为输入模式下的电阻上拉与下拉

当树莓派阵脚悬空时，其默认的电平是不确定的，因此作为输入时，需要设置一个默认电平。树莓派内部电路已经支持通过软件设置选择高低电平，即电阻的上拉与下拉。

上拉电阻：输入针脚经过一个电阻接到 VCC，则是上拉模式；此时外接的按钮当连接GND。

下拉电阻：输入针脚经过一个电阻接到GND，则是下拉模式；此时外接的按钮当连接VCC。

9、作为输入时可以用中断触发一些事件

#!/usr/bin/env python
# encoding = utf-8
import pigpio


def gpio25_callback(gpio,level,tick):
    pass


pi = pigpio.pi()
pi.set_mode(25,pigpio.INPUT) # 设置GPIO25(BCM)为输入模式
pi.set_pull_up_down(25,PUD_UP) # 设置GPIO25(BCM)为电阻上拉

__callback = pi.callback(25,pigpio.RISING_EDGE,gpio25_callback)
print(pi.read(25) # 读取GPIO25(BCM)对应阵脚的输入状态

10、树莓派 GPIO

11、问题处理

• 2020-10-23 23:28:20 initInitialise: Can't lock /var/run/pigpio.pid Can't initialise pigpio library

删除目录下的 pigpiod 的守护进程。即：Can't lock /var/run/pigpio.pid

• 2020-10-23 23:31:59 initInitialise: bind to port 8888 failed (Address already in use) Can't initialise pigpio library

因为诸多公式编辑的原因，教程类文章将逐步移至blog内: www.exuehao.com;直接可以显示markdown文件。

sudo killall pigpiod