2022年 11月 3日

树莓派Python编程手册

第一课：什么是树莓派
第二课：树莓派能做什么
第三课：购买您的第一个树莓派
第四课：如何安装树莓派系统
第五课：树莓派Python编程手册
树莓派可以使用C语言，java，Python，而用python控制树莓派的人越来越多，刚把C语言教程专栏写完，接下来着手python教程。因为要控制硬件，所以我们需要安装一个模块RPi.GPIO.

我们是如何使用RPi.GPIO模块的

下面是简单点亮一个灯的代码，所有硬件操作的函数(方法)都是通过RPi.GPIO这个模块来操作的。
在这里插入图片描述

为什么叫RPi.GPIO：

RPi这里的R是树莓raspberry的意思，Pi就是派(π)的意思，关于树莓派的历史和来源请参考《什么是树莓派》。
GPIO是通用引脚输入输出的意思，就是可以控制树莓派这个硬件上的引脚。该知识后面会细讲。

RPi.GPIO模块如何安装

安装方法有几种，我介绍最好的一种：
1）打开https://pypi.org网站
2）在搜索框里面输入RPi.GPIO
在这里插入图片描述
3)下载下来，得到源码
想办法放到树莓派中，就像这样(我用RPi.GPIO-0.6.3讲解)

4）解压
5）进入源码目录
6）安装模块
sudo python setup.py install
一切就这么简单，别想得太难太复杂…

树莓派python编程手册介绍

树莓派的两大编程语言主要是C和Python，大家有C语言需求的请看我C部分的专栏。
Python编程手册，其实就是RPi.GPIO这个模块中的一些函数的使用方法。

如何快速查看帮助信息

该模块下的函数(用面向对象的术语说叫方法)可以这样查看：
在这里插入图片描述
完整帮助信息如下：

CLASSES
    __builtin__.object
        PWM
    
    class PWM(__builtin__.object)
     |  Pulse Width Modulation class
     |  
     |  Methods defined here:
     |  
     |  ChangeDutyCycle(...)
     |      Change the duty cycle
     |      dutycycle - between 0.0 and 100.0
     |  
     |  ChangeFrequency(...)
     |      Change the frequency
     |      frequency - frequency in Hz (freq > 1.0)
     |  
     |  __init__(...)
     |      x.__init__(...) initializes x; see help(type(x)) for signature
     |  
     |  start(...)
     |      Start software PWM
     |      dutycycle - the duty cycle (0.0 to 100.0)
     |  
     |  stop(...)
:

CLASSES
    __builtin__.object
        PWM
    
    class PWM(__builtin__.object)
     |  Pulse Width Modulation class
     |  
     |  Methods defined here:
     |  
     |  ChangeDutyCycle(...)
     |      Change the duty cycle
     |      dutycycle - between 0.0 and 100.0
     |  
     |  ChangeFrequency(...)
     |      Change the frequency
     |      frequency - frequency in Hz (freq > 1.0)
     |  
     |  __init__(...)
     |      x.__init__(...) initializes x; see help(type(x)) for signature
     |  
     |  start(...)
     |      Start software PWM
     |      dutycycle - the duty cycle (0.0 to 100.0)
     |  
     |  stop(...)
     |      Stop software PWM
     |  
     |  ----------------------------------------------------------------------
     |  Data and other attributes defined here:
     |  
     |  __new__ = <built-in method __new__ of type object>
     |      T.__new__(S, ...) -> a new object with type S, a subtype of T

FUNCTIONS
    add_event_callback(...)
        Add a callback for an event already defined using add_event_detect()
        channel      - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
        callback     - a callback function
    
    add_event_detect(...)
        Enable edge detection events for a particular GPIO channel.
        channel      - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
        edge         - RISING, FALLING or BOTH
        [callback]   - A callback function for the event (optional)
        [bouncetime] - Switch bounce timeout in ms for callback
    
    cleanup(...)
        Clean up by resetting all GPIO channels that have been used by this program to INPUT with no pullup/pulldown and no event detection
        [channel] - individual channel or list/tuple of channels to clean up.  Default - clean every channel that has been used.
    
    event_detected(...)
        Returns True if an edge has occured on a given GPIO.  You need to enable edge detection using add_event_detect() first.
        channel - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
    
    getmode(...)
        Get numbering mode used for channel numbers.
        Returns BOARD, BCM or None
    
    gpio_function(...)
        Return the current GPIO function (IN, OUT, PWM, SERIAL, I2C, SPI)
        channel - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
    
    input(...)
        Input from a GPIO channel.  Returns HIGH=1=True or LOW=0=False
        channel - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
    
    output(...)
        Output to a GPIO channel or list of channels
        channel - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
        value   - 0/1 or False/True or LOW/HIGH
    
    remove_event_detect(...)
        Remove edge detection for a particular GPIO channel
        channel - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
    
    setmode(...)
        Set up numbering mode to use for channels.
        BOARD - Use Raspberry Pi board numbers
        BCM   - Use Broadcom GPIO 00..nn numbers
    
    setup(...)
        Set up a GPIO channel or list of channels with a direction and (optional) pull/up down control
        channel        - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
        direction      - IN or OUT
        [pull_up_down] - PUD_OFF (default), PUD_UP or PUD_DOWN
        [initial]      - Initial value for an output channel
    
    setwarnings(...)
        Enable or disable warning messages
    
    wait_for_edge(...)
        Wait for an edge.  Returns the channel number or None on timeout.
        channel      - either board pin number or BCM number depending on which mode is set.
        edge         - RISING, FALLING or BOTH
        [bouncetime] - time allowed between calls to allow for switchbounce
        [timeout]    - timeout in ms

DATA
    BCM = 11
    BOARD = 10
    BOTH = 33
    FALLING = 32
    HARD_PWM = 43
    HIGH = 1
    I2C = 42
    IN = 1
    LOW = 0
    OUT = 0
    PUD_DOWN = 21
    PUD_OFF = 20
    PUD_UP = 22
    RISING = 31
    RPI_INFO = {'MANUFACTURER': 'Sony', 'P1_REVISION': 3, 'PROCESSOR': 'BC...
    RPI_REVISION = 3
    SERIAL = 40
    SPI = 41
    UNKNOWN = -1
    VERSION = '0.6.3'
(END)

RPi.GPIO函数介绍

参考资料：

https://sourceforge.net/p/raspberry-gpio-python/wiki/BasicUsage/

1：导入这个模块

要导入这个模块，需要执行下面的代码:

import RPi.GPIO as GPIO

By doing it this way, you can refer to it as just GPIO through the rest of your script.

通过这种方式，后续代码(也称为脚本script)你可以通过GPIO这个名字来使用这个模块(实际上上是使用了一个简称)

To import the module and check to see if it is successful:

如果要导入模块的同时检查是否成功，可以这样做

try:

import RPi.GPIO as GPIO

except RuntimeError:

print(“Error importing RPi.GPIO! This is probably because you need superuser privileges. You can achieve this by using ‘sudo’ to run your script”)

说明：

关键字Try和except的组合在Python中常用于捕捉异常(编程术语叫陷阱)，在执行完

import RPi.GPIO as GPIO这条语句，会判断是否发生了RuntimeError错误(即运行错误)，如果发生了，则条件成立，打印print函数里面的提示信息。

2. 引脚编号

当使用Rpi.GPIO模块编程的时候，树莓派的IO引脚有两种编码方式，第一种是BOARD编码方式，第二种是BCM编码方式，如下图所示：
在这里插入图片描述
你还可以通过命令查看，其实这种方式更方便

可以使用下面的代码设置你需要的引脚编码方式：
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

或者

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

想知道你现在是什么引脚编码方式，可以执行下面的代码得到
mode = GPIO.getmode()
返回结果 mode 将是下面三种情况之一 GPIO.BOARD, GPIO.BCM or None

3.关于警告

It is possible that you have more than one script/circuit on the GPIO of your Raspberry Pi. As a result of this, if RPi.GPIO detects that a pin has been configured to something other than the default (input), you get a warning when you try to configure a script. To disable these warnings:
很有可能你需要设置你的树莓派引脚多种功能，此时，如果Rpi.GPIO模块检测到某个引脚被配置了默认功能以外的功能（默认是输入），你将得到一个警告，比如:
在这里插入图片描述
要解决这个问题，你只需要加入如下代码：
GPIO.setwarnings(False)

4.设置一个通道

（注意这里面的通道就是指引脚）
当你要使用一个引脚作为输入或者输出功能的时候，你必须要配置它。如果要配置某个通道(引脚)作为输入，执行如下脚本(代码)
GPIO.setup(channel, GPIO.IN)

(这里的通道是指BOARD or BCM模式下的编码引脚).
配置某个引脚作为输出，执行如下代码：
GPIO.setup(channel, GPIO.OUT)
你还可以在设置某个引脚为输入或者输出的同时，初始化它为高电平或者低电平，代码如下：
GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

5.一次设置多个引脚

你可以利用Python中的列表或者元组功能一次设置多个引脚:
pin_list = [11,12] #使用列表方式同时设置第11号引脚和12号引脚为输出!

#你还可以以元组的方式来设置:
pin_tulpe = (11,12)
GPIO.setup(chan_list, GPIO.OUT)

6.关于输入

通过以下方式可以得到一个输入引脚的值:
GPIO.input(channel)
上面的代码将返回一个0 / GPIO.LOW / False或者1 / GPIO.HIGH / True.
0代表低电平，False表示假，GPIO.LOW也表示低电平
1代表高电平，True表示真，GPIO.HIGH表示高电平

7.关于输出

要设置引脚的输出状态，代码如下：
GPIO.output(channel, state)
这里State 可以是 0 / GPIO.LOW / False或者1 / GPIO.HIGH / True.

8.一次设置多个引脚输出状态

你能够一次设置多个引脚的输出状态. For example:
chan_list = [11,12] # 列表的方式定义11和12引脚
GPIO.output(chan_list, GPIO.LOW) # sets all to GPIO.LOW
GPIO.output(chan_list, (GPIO.HIGH, GPIO.LOW)) # 设置11号引脚为高电平，12号引脚为低电平

9.Cleanup(释放资源)

一个好的编程习惯是：在程序结束的时候，通过cleanup函数释放所有资源。虽然系统会帮你释放，但是养成这种习惯是很好的，比如你在某个时候需要切换引脚的状态，之前是输入，某个时候要切换到输出，那么在设置输出状态的时候，你应该先释放着引脚，然后切换到输出。
通过下面的代码你可以释放正在使用的所有引脚:
GPIO.cleanup()
你还可以释放某个引脚，或者通过列表或者元组方式释放多个引脚:
GPIO.cleanup(channel)
GPIO.cleanup( (channel1, channel2) )
GPIO.cleanup( [channel1, channel2] )

10.树莓派开发板信息和GPIO模块版本信息

想知道你现在树莓派开发板信息，可以执行如下代码:
GPIO.RPI_INFO
要知道你的树莓派的版本信息可以执行如下代码:
GPIO.RPI_INFO[‘P1_REVISION’]
GPIO.RPI_REVISION (deprecated)
想获取Python中 RPi.GPIO模块的版本信息，执行如下代码:
GPIO.VERSION
在这里插入图片描述

END

本文到这里结束，因为是智能拼音，打字难免有误，如果发现麻烦在评论区提醒一下。
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第二课：树莓派能做什么
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