0x01 走向人生巅峰,从点亮一个LED开始

【目标】

  • 理解一些基本概念;
  • 熟悉wiringPi库的基本框架

 

【所需素材】

  • LED x 1
  • 270Ω 左右电阻 x 1

※后续默认所有硬件连接使用面包板,所以在上述素材之外还需要面包板和一些必要的线材等,不再出现在素材列表里。

 

【基本原理】

第一个需要了解的当然是GPIO(General-purpose input/output),字面意思说的很清楚,两个功能 – 输入和输出。

GPIO是由一组针脚(PIN)组成。这些从用途上大致有两种,一种是供电系统,另一种是信号控制。

 

供电系统自然也就分正极和负极,树莓派的GPIO可同时提供5V和3.3的供电。

 

信号控制是GPIO负责和外设进行通信使用的,每个PIN都只会产生两种状态 –  高电平 和 低电平。

对于树莓派来说,简单的讲低电平指0V的输出电压,高电平指3.3V的输出电压。

电平是针对信号控制PIN来说的,电源系统的PIN只有火线和地线的概念。

树莓派GPIO定义参见图1。

图1 树莓派GPIO排列

GPIO所有与设备间的通信,都是通过信号控制PIN的高低电平来实现,

所以我们想要实现GPIO通信,唯一需要做的就是控制PIN的电平的高低。

需要注意的是树莓派单根GPIO信号PIN的最大输出电流为16mV,所有信号PIN的总输出电流不应大于51mA。

BUT HOW?

为了走向人生巅峰,我们先从点亮一个发光二极管(LED)开始。

然而二极管是有极性的,识别正负极的办法很简单,LED上长的引脚接正极。

前面提到了,GPIO信号PIN高电平为3.3V,所以我们可以通过给链接LED正极的PIN一个高电平来点亮它。

【硬件连接】

为了保护树莓派和引领我们走向人生巅峰的LED,我们将电路电流控制在10mA左右。 Ω = 电压(V)/电流(A) Ω = 3.3/0.01 = 330Ω 由于LED自身也有电阻,所以270Ω左右电阻即可。

【操作步骤】

设置

连接好LED之后,可以先使用wiringPi提供的Shell工具包,做下简单的测试。 打开命令行输入以下命令:

$ gpio mode 29 OUTPUT   // 设置29号PIN为OUTPUT模式
$ gpio write 29 1       // 使29号PIN输出高电平

如果一切正常,LED会亮起 执行下面的命令可以关闭LED

$ gpio write 29 0 // 使29号PIN输出低电平

程序实现

接下来我们通过C来实现以下上面的功能,

#include <wiringPi.h>  // wiringPi头文件

/* $ gpio readall
 * 下面这个表分左右两部分,分别代表树莓派的两排PIN,大家可以根据Name列和上面的图对照位置。
 * 最中间Physical列是PIN的物理排列序号,这个是最底层系统编号,可以不用理会。
 * V列是当前电平状态,1代表高电平,0代表低电平
 * Mode列是当前工作模式
 * Name为各个PIN对应的定义名称,为默认硬件通信协议的PIN定义,只有GPIO编号的是没有定义硬件协议的,其他的像SDA.1、SCL.1这种名称也有GPIO编号。
 * wPi列是wiringPi库默认使用的编号。
 * BCM是CPU定义的编号。
 +-----+-----+---------+------+---+---Pi 3---+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     |
 |   2 |   8 |   SDA.1 | ALT0 | 1 |  3 || 4  |   |      | 5v      |     |     |
 |   3 |   9 |   SCL.1 | ALT0 | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     |
 |   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN | 1 |  7 || 8  | 1 | ALT5 | TxD     | 15  | 14  |
 |     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | ALT5 | RxD     | 16  | 15  |
 |  17 |   0 | GPIO. 0 |   IN | 0 | 11 || 12 | 0 | IN   | GPIO. 1 | 1   | 18  |
 |  27 |   2 | GPIO. 2 |   IN | 0 | 13 || 14 |   |      | 0v      |     |     |
 |  22 |   3 | GPIO. 3 |   IN | 0 | 15 || 16 | 0 | IN   | GPIO. 4 | 4   | 23  |
 |     |     |    3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO. 5 | 5   | 24  |
 |  10 |  12 |    MOSI | ALT0 | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     |
 |   9 |  13 |    MISO | ALT0 | 0 | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  |
 |  11 |  14 |    SCLK | ALT0 | 0 | 23 || 24 | 1 | OUT  | CE0     | 10  | 8   |
 |     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | OUT  | CE1     | 11  | 7   |
 |   0 |  30 |   SDA.0 |   IN | 1 | 27 || 28 | 1 | IN   | SCL.0   | 31  | 1   |
 |   5 |  21 | GPIO.21 |   IN | 1 | 29 || 30 |   |      | 0v      |     |     |
 |   6 |  22 | GPIO.22 |   IN | 1 | 31 || 32 | 0 | IN   | GPIO.26 | 26  | 12  |
 |  13 |  23 | GPIO.23 |   IN | 0 | 33 || 34 |   |      | 0v      |     |     |
 |  19 |  24 | GPIO.24 |   IN | 0 | 35 || 36 | 0 | IN   | GPIO.27 | 27  | 16  |
 |  26 |  25 | GPIO.25 |   IN | 0 | 37 || 38 | 0 | IN   | GPIO.28 | 28  | 20  |
 |     |     |      0v |      |   | 39 || 40 | 0 | IN   | GPIO.29 | 29  | 21  |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+---Pi 3---+---+------+---------+-----+-----+
*/
#define LED 29   // 定义使用29号PIN控制LED

int main(void)
{
    wiringPiSetup();            // wiringPi初始化函数,必须在所有wiringPi封装函数调用前执行。默认使用wPi的PIN编码序列
    pinMode(LED, OUTPUT);       // 定义LED PIN为OUTPUT模式
    digitalWrite(LED, HIGH);    // 在LED PIN上输出高电平

    return 0;
}

将上述代码保存为 main.c,就可以进行编译了

$ gcc -Wall -o led main.c -lwiringPi

编译好之后会生成执行文件led

$ ./led

恭喜你!获得成就【走向人生巅峰,从点亮一个LED开始】

仅仅如此,还不足以走向人生巅峰,我们把上面的代码稍再加点东西,让LED实现一个闪烁的效果。

#include <wiringPi.h>

#define LED 29

int main(void)
{
	wiringPiSetup();
	pinMode(LED, OUTPUT);

	int i;
	for(i=0;i<10;i++)
	{
		digitalWrite(LED, HIGH);
		delay(500);
		digitalWrite(LED, LOW);
		delay(500);
	}

	return 0;
}

【实现效果】

国内的网站基本需要手机号才能登陆了,所以还是用有土鳖了

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注