【方法】树莓派GPIO控制使用教程

落日映苍穹つ 2022-04-18 00:08 1165阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  介绍
 *  使用说明
 *  代码
 *   *  电平控制
     *  PWM控制

# 介绍 #

GPIO（General Purpose I/O Ports）意思为通用输入/输出端口，通过它们可以输出高低电平或者通过它们读入引脚的状态（是高电平或是低电平）。

树莓派使用GPIO的方法有很多种，库函数包括了wiringPi以及RPi.GPIO，这里我主要介绍RPi.GPIO库，这个库是树莓派系统自带的。

# 使用说明 #

1、首先加载库

import RPi.GPIO as GPIO

2、设置编码规范

gpio.setmode(gpio.BOARD)

这里需要解释的是：因为要使用GPIO口，那么你得明确使用的是哪一个口（下面代码中 **pin** 对应的就是端口号），这就引入了一个编号问题，目前存在的有三种编码规范。  
1）BOARD： 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。  
通过一张图我们就能看清楚  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l6eV8xOTk2_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
3、引脚设置

# 将引脚设置为输入模式
    GPIO.setup(pin, GPIO.IN)
    
    # 将引脚设置为输出模式
    GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
    
    # 为输出的引脚设置默认值
    GPIO.setup(pin, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

4、控制电平

GPIO.output(pin, state)

状态可以设置为0 / GPIO.LOW / False / 1 / GPIO.HIGH / True  
也可以一次性设置多个引脚

pin_list = [11,12]
    GPIO.output(pin_list, GPIO.LOW)

5、读取引脚的输入状态

GPIO.input(pin)

6、释放

GPIO.cleanup()

# 代码 #

## 电平控制 ##

控制方法有两种，第一种是直接用高低电平实现控制，这样的方法电机速度只有最大速度以及停止；在后面会介绍使用PWM实现变速控制。  
**完整代码：**

# coding:utf-8
    # 本代码实现 树莓派+L298N驱动板 小车的2s前进运动
    
    import RPi.GPIO as gpio
    import time
    
    # 定义引脚，你怎么接的怎么改
    in1 = 12
    in2 = 16
    in3 = 18
    in4 = 22
    
    # 设置GPIO口为BOARD编号规范
    gpio.setmode(gpio.BOARD)
    
    # 设置GPIO口为输出
    gpio.setup(in1, gpio.OUT)
    gpio.setup(in2, gpio.OUT)
    gpio.setup(in3, gpio.OUT)
    gpio.setup(in4, gpio.OUT)
    
    # 设置输出电平
    gpio.output(in1, gpio.HIGH)
    gpio.output(in2, gpio.LOW)
    gpio.output(in3, gpio.HIGH)
    gpio.output(in4, gpio.LOW)
    
    # 秒级延迟
    time.sleep(2)
    # 释放
    gpio.cleanup()

## PWM控制 ##

现在来介绍一下PWM控制的方法：  
1、设置PWM波频率，频率越高，调节反应越快

pwm = gpio.PWM(pin, 500)

2、对PWM控制速度进行初始化

pwm.start(0)   # 括号中范围为0.0~100.0，0为不动，100为最大

3、过程中调整速度

pwm.ChangeDutyCycle(50)   # 括号中范围为0.0~100.0，0为不动，100为最大

4、PWM控制结束

pwm.stop()

**完整代码**

# coding:utf-8
    # 实现树莓派小车的变速控制
    import RPi.GPIO as gpio
    import time
    
    # 定义引脚，你怎么接的怎么修改
    in1 = 12
    in2 = 16
    in3 = 18
    in4 = 22
    
    # 设置GPIO口为BOARD编号规范
    gpio.setmode(gpio.BOARD)
    
    # 设置GPIO口为输出
    gpio.setup(in1, gpio.OUT)
    gpio.setup(in2, gpio.OUT)
    gpio.setup(in3, gpio.OUT)
    gpio.setup(in4, gpio.OUT)
    
    # 设置PWM波,频率为500Hz
    pwm1 = gpio.PWM(in1, 500)
    pwm2 = gpio.PWM(in2, 500)
    pwm3 = gpio.PWM(in3, 500)
    pwm4 = gpio.PWM(in4, 500)
    
    # 初始化
    pwm1.start(0)
    pwm2.start(0)
    pwm3.start(0)
    pwm4.start(0)
    
    pwm1.ChangeDutyCycle(50)
    pwm2.ChangeDutyCycle(0)
    pwm3.ChangeDutyCycle(50)
    pwm4.ChangeDutyCycle(0)
    
    # 停3秒 
    time.sleep(3) 
    
    pwm1.stop()
    pwm2.stop()
    pwm3.stop()
    pwm4.stop()
    gpio.cleanup()

效果是电机转3秒停下来

在这里补充一个L298N的工作原理图  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9jcmF6eWFuZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0_size_16_color_FFFFFF_t_70]

通过上图可以发现，本来就有一对PWM波控制的接口，所以可以只接两根ENA和ENB，然后控制这两个就行

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l6eV8xOTk2_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220418/35fa5a8e59bb4691a0f6ec64e12f5341.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9jcmF6eWFuZy5ibG9nLmNzZG4ubmV0_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220418/a96288b4cd9b4ec2b41872ec14d090e0.png