Raspberry Pi是一款多功能的单板计算机，在业余爱好者，教育者和专业人士中都成为最爱。它最有力的功能之一是能够通过其通用输入/输出（GPIO）引脚与物理世界进行交互的能力。通过利用Python（一种对初学者友好且强大的编程语言），您可以控制这些GPIO引脚，以构建各种项目，从简单的LED闪烁器到复杂的家庭自动化系统。在这篇博客文章中，我们将介绍使用Raspberry Pi与Python一起控制GPIO的基础知识。
了解GPIO引脚
GPIO引脚是Raspberry Pi上的多功能接口，可让您连接和控制LED，传感器，电动机等外部设备。根据Raspberry Pi的模型，您会发现以特定模式排列的数量不同的GPIO引脚。这些引脚可以配置为输入或输出：
- 输入： 从外部设备（例如按钮，传感器）读取信号。
- 输出： 将信号发送到外部设备（例如LED，继电器）。
在探讨编程方面之前，必须了解Raspberry Pi的销钉布局。有关特定于模型的准确信息，请参阅官方Raspberry Pi Gpio Pinout图。
设置覆盆子Pi
要开始使用Python控制GPIO引脚，请确保正确设置Raspberry Pi：
- 安装最新的Raspberry Pi OS： 确保Raspberry Pi运行了最新版本的Raspberry Pi OS。您可以从官方的Raspberry Pi网站下载它，并使用Raspberry Pi Imager之类的工具将其刷到SD卡上。
- 更新您的系统： 打开终端并运行以下命令以更新您的系统软件包：
sudo apt update
sudo apt upgrade -y
sudo apt install python3-rpi.gpio
编写您的第一个GPIO Python脚本
让我们从一个简单的项目开始：闪烁LED。您需要以下组件：
- 覆盆子pi
- 引领
- 220欧姆电阻
- 面包板和跳线电线
接线LED：
- 通过电阻将LED的长腿（阳极）连接到GPIO引脚17。
- 将LED的短腿（阴极）连接到Raspberry Pi上的地面（GND）销。
现在，让我们编写Python脚本以控制LED。
用python眨眼
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Use BCM GPIO numbering
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# Set GPIO pin 17 as output
LED_PIN = 17
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)
try:
while True:
GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH) # Turn LED on
time.sleep(1) # Wait for 1 second
GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW) # Turn LED off
time.sleep(1) # Wait for 1 second
except KeyboardInterrupt:
pass
finally:
GPIO.cleanup() # Reset GPIO settings
解释：
-
import RPi.GPIO as GPIO：导入rpi.gpio库。 -
import time：导入睡眠功能的时间模块。 -
GPIO.setmode(GPIO.BCM)：将GPIO引脚编号方案设置为BCM（Broadcom SOC渠道）。 -
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)：将GPIO引脚17配置为输出引脚。 - 这
try块包含一个无限环路，每秒打开和关闭LED。 -
GPIO.cleanup()：清理GPIO设置以确保清洁出口。
运行您的脚本
将您的脚本保存为 blink_led.py 并使用以下命令运行它：
python3 blink_led.py
您应该看到每秒连接到GPIO引脚17闪烁的LED。要停止脚本，请按 Ctrl + C.
扩展您的项目
一旦掌握了LED，您就可以通过组合不同的传感器和执行器来探索更复杂的项目。这里有一些想法可以让您入门：
- 按钮交互： 使用物理按钮控制LED。这涉及将GPIO PIN设置为输入并在您的Python脚本中读取其状态。
- 传感器数据记录： 使用温度或运动检测器等传感器收集数据并将其记录以进行分析。
- 家庭自动化： 通过将GPIO控件与Web界面或移动应用程序集成在一起来远程控制设备。
控制按钮
让我们通过添加一个按钮来控制LED来扩展上一个示例。您需要：
- 推送
- 10k-Ohm电阻
- 其他跳线
接线按钮：
- 将按钮的一条腿连接到GPIO引脚27。
- 通过10k-Ohm电阻将另一支腿连接到地面（GND）销。
这是用按钮控制LED的Python脚本：
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Use BCM GPIO numbering
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# Define GPIO pins
LED_PIN = 17
BUTTON_PIN = 27
# Set up GPIO pins
GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(BUTTON_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
try:
while True:
button_state = GPIO.input(BUTTON_PIN)
if button_state == GPIO.HIGH:
GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH) # Turn LED on
else:
GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW) # Turn LED off
time.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
pass
finally:
GPIO.cleanup()
解释：
- GPIO引脚27被设置为带下拉电阻器的输入，以确保在未按下按钮时保持稳定状态。
- 脚本连续读取按钮的状态，并在按下按钮时打开LED。
最佳实践和安全提示
与GPIO引脚合作时，至关重要的是要遵守最佳实践，以避免破坏覆盆子PI或连接的组件：
- 连接硬件时关闭电源： 在连接或断开硬件之前，请务必关闭覆盆子PI，以防止短路。
- 使用电流电阻： 通过使用适当的电阻器来保护组件，尤其是在使用LED时。
- 双检查接线： 确保所有连接都是正确的，以防止意外损坏GPIO引脚。
- 谨慎处理： 仔细处理覆盆子PI和组件，避免静态排放。
结论
用python在Raspberry Pi上控制GPIO引脚为创建互动和自动化项目的可能性开辟了一个世界。从闪烁的LED等简单任务到涉及多个传感器和执行器的更复杂的系统，掌握GPIO控制是任何Raspberry Pi爱好者的基本技能。通过遵循本指南中概述的步骤并遵守最佳实践，您将在构建令人兴奋和创新的项目方面做得很好。
快乐的修补！
