使用树莓派GPIO口点亮双色LED灯
上一篇文章向大家介绍树莓派的硬件部分、安装操作系统及基础设置。这篇文章将介绍树莓派的强大的开发功能口——GPIO，以及利用GPIO口点亮双色LED灯（树莓派的第一个基本实验）。具有一定的参考价值，需要的朋友可以参考一下。
一、从了解GPIO开始
GPIO全称：通用型输入输出端口（General-purpose input/output），其引脚能够供使用者自由的进行使用，可以对其进行输入，也可以读取其数据进行数据输出，这些引脚的输入或输出都会关联到某个寄存器，寄存器的值控制引脚的电平高低。
树莓派引脚分类
- 电源引脚:5v，3.3v，GND(Ground)。
- 常规GPIO控制引脚:可以通过编写程序控制这些引脚的高低电平。
- 特殊GPIO通讯引脚: SPI通讯，12C通讯，TxD/RxD串口通讯。
树莓派引脚编码 - 功能物理引脚：这种编码方式是按照树莓派主板上引脚排针编号。分别对应1~40号排针。从左到右，从上到下：左边奇数，右边偶数。
- BCM：这种方式是参考 Broadcom SOC的通道编号侧重CPU寄存器。使用Python控制树莓派引脚时，使用的是WiringPi编码。
- WiringPi编码:WiringPi编码，把扩展GPIO端口从0开始编码。使用C语言控制树莓派引脚时，使用的是WiringPi编码。
窗口查看引脚编号
1、在终端输入指令：pinout
2、使用树莓派输入gpio readall命令查看pin状态
- 输入以下命令安装Git：
sudoapt install git-core- 输入以下命令，将 WiringPi 文件下载到树莓派系统的当前目录。
sudogit clone https://github.com/WiringPi/WiringPi- 耐心等待其安装完成。下载完成后，我们可以在当前目录下看到一个WiringPi文件夹。如下所示。
- 输入以下命令进入 WiringPi 文件夹目录。
cdWiringPi/- 输入以下命令安装 WiringPi。
sudo./build
- 耐心等待它的安装完成。当我们看到下面的界面没有任何错误时，就意味着安装完成了。
- 输入以下命令查看gpio的版本。
gpio-v
- 最后，我们可以查看树莓派各个管脚的状态，输入指令：
gpioreadall
使用RPi.GPIO模块
RPi.GPIO是Python的一个模块，树莓派默认已经安装了该模块。本节详细介绍如何使用Python的RPi.GPIO模块控制GPIO。
1、导入RPi.GPIO模块
importRPi.GPIOasGPIO2、设置指定模式（强制）管脚编号
GPIO.setmode(GPIO.BOARD) #物理引脚编码GPIO.setmode(GPIO.BCM)#BCM编码3、设置禁用警告
如果GRIO检测到一个引脚已经被设置成了非默认值，可以使用setwarnings()关闭警告信息。
GPIO.setwarnings(False)4、设置引脚输入和输出
要将通道配置为输入：
GPIO.setup(channel, GPIO.IN)要将通道设置为输出，请调用：GPIO.setup(channel, GPIO.OUT)为输出通道指定一个初始值：
GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)将通道设置为输出时，同时设置多个通道：
channels= [18,12,13] GPIO.setup(channels, GPIO.OUT)要读取通道的值：
GPIO.input(channel)#返回 GPIO.LOW 或 GPIO.HIGH。要设置配置为输出的引脚的值：
GPIO.output(channel, state)其中状态可以是 GPIO.LOW 或 GPIO.HIGH。
还可以输出到通道列表或元组：
channels= [18,12,13] GPIO.output(channels, GPIO.HIGH)#orGPIO.LOWGPIO.output(channel, (GPIO.LOW, GPIO.HIGH, GPIO.HIGH))5、清理所有使用的通道
在程序结束时，最好清理通道，以便将所有引脚设置为默认状态。
GPIO.cleanup()二、实验——树莓派GPIO口控制双色LED灯
1、简介
双色LED灯（双基色 LED灯），是指模块只能显示2种颜色，一般是红色和绿色，可以有三种状态：灭、颜色1亮、颜色2亮；根据颜色组合的不同，分为红蓝双色，黄蓝双色，红绿双色等等。双色 LED常于指示状态：比如红色表示设备异常，绿色表示正常。
2、组件
1、树莓派主板*1
2、树莓派电源*1
3、40P软排线*1
4、双色LED模块*1
5、面包板*1
6、杜邦线、跳线若干
3、实验原理
将引脚S（绿色）和中间管脚R（红色）连接到树莓派的GPO接口上，对树莓派进行编程控制，将LED的颜色从红色变为绿色，然后使用PWM混合其他颜色。
该模块的原理图如下所示：
4、实验步骤
连接电路。将树莓派通过T型转接板连接到面包板，树莓派GPIO 11即T型转接板GPIO 17，“红白线”连接双色LED模块R端子；树莓派GPIO 12 即T型转接板GPIO 18，“绿白线”连接双色LED模块G端子；树莓派GND即T型转接板GND，“黑线”连接双色LED模块GND端子。
| 树莓派 | 面包板 | 双色LED模块 |
|---|---|---|
| GPIO1 | GPIO18 | G(S) |
| GPIO0 | GPIO17 | R(中间) |
| GND | GND | GND |
5、代码实现
WM的频率：P决定了输出的数字信号on （1） 和 off（0 ）的切换速度，频率越高，切换就越快。
占空比：指一串理想脉冲序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值，用来调节灯的亮度。
importRPi.GPIOasGPIOimporttime colors = [0xFF00,0x00FF,0x0FF0,0xF00F] makerobo_pins = (11,12)# PIN管脚字典GPIO.setmode(GPIO.BOARD)# 采用实际的物理管脚给GPIO口GPIO.setwarnings(False)# 去除GPIO口警告GPIO.setup(makerobo_pins, GPIO.OUT)# 设置Pin模式为输出模式GPIO.output(makerobo_pins, GPIO.LOW)# 设置Pin管脚为低电平(0V)关闭LEDp_R = GPIO.PWM(makerobo_pins[0],2000)# 设置频率为2KHzp_G = GPIO.PWM(makerobo_pins[1],2000)# 设置频率为2KHz# 初始化占空比为0(led关闭)p_R.start(0) p_G.start(0)defmakerobo_pwm_map(x, in_min, in_max, out_min, out_max):return(x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_mindefmakerobo_set_Color(col):# 例如:col = 0x1122R_val = col > >8G_val = col &0x00FF# 把0-255的范围同比例缩小到0-100之间R_val = makerobo_pwm_map(R_val,0,255,0,100) G_val = makerobo_pwm_map(G_val,0,255,0,100) p_R.ChangeDutyCycle(R_val)# 改变占空比p_G.ChangeDutyCycle(G_val)# 改变占空比# 调用循环函数defmakerobo_loop():whileTrue:forcolincolors: makerobo_set_Color(col) time.sleep(0.5)# 释放资源defmakerobo_destroy():p_G.stop() p_R.stop() GPIO.output(makerobo_pins, GPIO.LOW)# 关闭所有LEDGPIO.cleanup()# 释放资源# 程序入口if__name__ =="__main__":try: makerobo_loop()# 调用循环函数exceptKeyboardInterrupt:# 当按下Ctrl+C时，将执行destroy()子程序。makerobo_destroy()# 释放资源