这篇博文是我Coursera学习笔记整理所得，入门操作基本都在这里了。闲话不多说，直接进入正题。
1.树莓派的GPIO##
GPIO是General Purpose Input Output （通用输入/输出）的缩写，一般译为总线扩展器，人们利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。摘自百度百科
除了Raspberry Zero之外，其他版本的树莓派GPIO都带标准的GPIO，而且都是公头（与Arduino Uno正好相反）。Raspberry Zero比较奇葩。它是专门为制作嵌入式系统设计的，为了减小体积和成本（主要是体积），它的GPIO不带头。对于需要使用GPIO的研发人员，需要自己动手焊上去。
因为各个版本的树莓派GPIO的数量不一样，所以，可想而知，各个版本树莓派的GPIO布局也是不一样的。这在开发的时候有些小麻烦。本文以树莓派3代为例，不过，先给出各版本树莓派GPIO的布局以供参考：
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树莓派A型和B型###
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树莓派A+型、B+型和2代###
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树莓派3代###
以上我们可以看到一个GPIO针头既有GPIO号标识，也可以用物理物质标识，编程时你需要说明你用何种方式标识，后文还会提到。
2.树莓派编程基础##
树莓派基本都预装好了Python的GPIO库，通常在文件开头使用import RPi.GPIO as GPIO导入。
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设置模式——GPIO.setmode###
GPIO.setmode(mode)，mode参数有两个值，GPIO.BOARD和GPIO.BCM，注意全是大写。前者是告诉程序按物理位置找GPIO头（或者叫channel），后者按GPIO号。两种模式各有各的好处，前者方便找，后者方便程序在不同的树莓派版本上跑，具体区别大家自己体会。
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设置GPIO头的输入和输出——GPIO.setup###
GPIO.setup(channel,mode),channel就是你要用的GPIO头，mode分为输入GPIO.IN和输出GPIO.OUT。
GPIO.output(channel, GPIO.HIGH) #输出高电平，就是输出信号1
GPIO.output(channel, GPIO.LOW) #输出低电平，就是输出信号0
- ###调制脉宽，输出模拟信号——GPIO.PWM###
树莓派本身既不能接受模拟信号，也不能输出模拟信号，要么输出1，要么输出0。不过可以通过改变数字信号的输出占空比（就是一个周期内，GPIO打开时间占总时间的比例），使输出效果近似的模拟信号。例如，我们牵绊周期打开GPIO输出1，后半周期关闭GPIO，接受的设备（例如一个舵机或者一盏LED灯）没方法反应过来，就会输出0.5。树莓派3代一般使用pin12和pin24调制脉宽。
p = GPIO.PWM(channel,frequency) #channel是GPIO头，frequency是频率
p.start(dc) #dc 是占空比 (0.0 <= dc <= 100.0)改变频率:
p.ChangeFrequency(freq) #改变频率到 freq Hz
p.ChangeDutyCycle(dc) #改变占空比: 0.0 <= dc <= 100.0
p.stop() # 停止 PWM:
- ###事件和回调函数——GPIO.add_event_detect###
熟悉交互编程的人都知道“事件”和“回调函数”。比如右击鼠标是个事件，程序接受到这个事件，就会调用一个函数，这就是回调函数（个人浅薄的理解，很可能不正确，请雅正）。
GPIO.add_event_detect(channel,event, callback = functionname)
#channel就是你要用的GPIO头，event是触发事件，例如电平上升GPIO.RISING和电平下降GPIO.FALLING，functionname就是你要调用的函数的函数名。
##3.LED灯实验##
有了语法基础我们就可以做一些小实验了，这里给出介绍闪烁灯、呼吸灯和开关控制灯的代码。
- ###闪烁灯###
这段代码的效果是：按下按钮，LED保持长亮；松开按钮，LED灯一直闪烁。
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(8, GPIO.OUT) #设置pin8负责输出电压
GPIO.setup(12, GPIO.IN) #设置pin12负责读取按钮的信号
def blink():
#通过交替输出高低电频来是LED灯闪烁
GPIO.output(8,GPIO.HIGH)
time.sleep(0.5)
GPIO.output(8,GPIO.LOW)
time.sleep(0.5)
主程序
try:
#如果pin12接受到按钮的信号，那么使LED灯亮; 否则灯就闪烁
while True:
if GPIO.input(12):
GPIO.output(8,GPIO.HIGH)
else:
blink()
except KeyboardInterrupt:
pass
GPIO.cleanup()
- ###呼吸灯###
这段代码是让LED等渐明渐暗。
import time
import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(12, GPIO.OUT)
p = GPIO.PWM(12, 50)
启动pwm
p.start(0)
try:
while True:
for dc in range(0, 101, 5):
p.ChangeDutyCycle(dc)
time.sleep(0.1)
for dc in range(100, -1, -5):
p.ChangeDutyCycle(dc)
time.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
pass
停止pwm
p.stop()
GPIO.cleanup()
- ###按钮开关###
这段代码的效果是：按一下按钮，关闭灯；再按一下，打开灯。
import RPi.GPIO as GPIO
import time
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(8, GPIO.OUT) #设置pin8负责输出电压
GPIO.setup(12, GPIO.IN, pull_up_down = GPIO.PUD_DOWN) #设置pin12负责读取按钮的信号,pin12初始状态是GND（0电势，相当于接地电压）
全局变量ledStatus是一个逻辑开关，一开始设为False
ledStatus = False
定义回调函数
def my_callback(channel):
print("button pressed")
global ledStatus
ledStatus = not ledStatus
if ledStatus:
GPIO.output(8, GPIO.HIGH)
else:
GPIO.output(8, GPIO.LOW)
定义触发事件,bouncetime是防止消除按键抖动，不必在意
GPIO.add_event_detect(12,GPIO.RISING, callback = my_callback, bouncetime = 200)
主程序，如果不按下按钮，主程序就什么都不做。
try:
while True:
print("I'm working")
time.sleep(5)
except KeyboardInterrupt:
pass
GPIO.cleanup()
