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[嵌入式]树莓派（四）树莓派外设开发基础篇

嵌入式之路，贵在日常点滴

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ---阿杰在线送代码

一、wiringPi库是什么

一、wiringPi库是什么

wiringPi是一个很棒的树莓派IO控制库，使用C语言开发，提供了丰富的接口：GPIO控制，中断，多线程，等等。

二、如何获取?

树莓派的镜像固件中可能不会带有wiringPi库

使用以下命令查看

gpio -v

已经安装?

未安装会提示指令不认识

安装教程博文中补充失效的下载连接?

三、如何使用?

EG1：控制继电器?

其实继电器简单来说就是一个开关，VCC表示电源正极、GND表示电源负极、IN表示信号输入脚，COM表示公共端，NC（normal close）表示常闭端，NO(normal open)表示常开端?

继电器：使非可编程的设备变得可控制可编程

一般情况下是常闭状态?

这里简单地描述一下大部分的继电器模块：

Vcc接电源正极，Gnd接电源负极，In接信号端（输入高电平公共端连常闭，输入低电平公共端连常开）,如下图所示，你就可以明白了，当IN脚输入高电平时，NC与COM相连（左图）；当输入低电平时，NO与COM相连（右图）。

继电器实现的控制电路优点：用低电压控制高电压；远距离控制；自动控制。?

? ? ? ? 1、硬件连接

树莓派的引脚图

查看io口详情

gpio readall

继电器驱动电压3.3v
选择pin7作为信号引脚?

?? ? ? ? 2、编程

在使用wiringPi库时，你需要包含头文件 #include<wiringPi.h>。凡是写wiringPi的程序，都包含这个头文件。

参考?

①硬件初始化函数?

使用wiringPi时，你必须在执行任何操作前初始化树莓派，否则程序不能正常工作。

可以调用下表函数之一进行初始化，它们都会返回一个int ，返回 -1 表示初始化失败。

int wiringPiSetup (void)

返回:执行状态，

-1表示失败

程序使用的是wiringPi 引脚编号表。引脚的编号为 0~16

需要root权限

int wiringPiSetupGpio (void)

返回执行状态，-1表示失败

程序中使用的是BCM GPIO 引脚编号表。

需要root权限

②通用GPIO控制函数?

void pinMode (int pin, int mode)

pin：配置的引脚

mode:指定引脚的IO模式

可取的值：INPUT、OUTPUT、PWM_OUTPUT，GPIO_CLOCK

?????

作用：配置引脚的IO模式

注意：
只有wiringPi 引脚编号下的1脚（BCM下的18脚）支持PWM输出

只有wiringPi编号下的7（BCM下的4号）支持GPIO_CLOCK输出

void digitalWrite (int pin, int value)

pin：控制的引脚

value：引脚输出的电平值。

?可取的值：HIGH，LOW分别代表高低电平

让对一个已近配置为输出模式的引脚? 输出指定的电平信号

int digitalRead (int pin)

pin：读取的引脚

返回：引脚上的电平，可以是LOW HIGH 之一

读取一个引脚的电平值? LOW? HIGH ，返回

void analogWrite(int pin, int value)

pin:引脚

value：输出的模拟量

模拟量输出

树莓派的引脚本身是不支持AD转换的，也就是不能使用模拟量的API，

需要增加另外的模块

int analogRead (int pin)

pin：引脚

返回：引脚上读取的模拟量

模拟量输入

树莓派的引脚本身是不支持AD转换的，也就是不能使用模拟量的API，

需要增加另外的模块

void pwmWrite (int pin, int value)

pin：引脚

value：写入到PWM寄存器的值，范围在0~1024之间。

输出一个值到PWM寄存器，控制PWM输出。
pin只能是wiringPi 引脚编号下的1脚（BCM下的18脚）
?

void pullUpDnControl (int pin, int pud)

?pin：引脚

pud：拉电阻模式

可取的值：PUD_OFF ? ? ? ?不启用任何拉电阻。关闭拉电阻。
???????????? PUD_DOWN ? ?启用下拉电阻，引脚电平拉到GND
???????????? PUD_UP ? ? ? ? 启用上拉电阻，引脚电平拉到3.3v

对一个设置IO模式为 INPUT 的输入引脚设置拉电阻模式。

与Arduino不同的是，树莓派支持的拉电阻模式更丰富。

树莓派内部的拉电阻达50K欧姆

EG:从键盘输入0，1控制继电器

编写程序

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>

#define SWITCHER 7

int main()
{
        int cmd;

        if(wiringPiSetup() == -1){
                printf("硬件初始化失败\n");
        }
        pinMode(SWITCHER,OUTPUT);
        digitalWrite(SWITCHER,HIGH);

        while(1){
                printf("输入0-接通；1-断开\n");
                scanf("%d",&cmd);

                if(cmd == 0){
                        digitalWrite(SWITCHER,LOW);//低电平接通
                }else if(cmd == 1){
                        digitalWrite(SWITCHER,HIGH);//高电平断开
                }else{
                        printf("input error\n");
                }
        }

        return 0;
}

导致输入提示一直刷屏的原因并非缺少getchar()，而是忘记return 0?

代码快速对齐
①gg?回首行
②=G?自动对齐?

? ? ? ? 2、编译，运行

gcc demo1.c -lwiringPi
./a.out

EG2：超声波的使用

Linux下时间函数：struct?timeval结构体

结构体原型

#include "sys/time.h"
 
struct timeval  
{  
__time_t tv_sec;        /* Seconds. */  
__suseconds_t tv_usec;  /* Microseconds. */  
};

用法

①定义2个结构体变量?

struct timeval tv1;
struct timeval tv2;

②获取某个事件的开始,结束信息?

gettimeofday(&tv1, NULL);
//....事件
gettimeofday(&tv2, NULL);

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
timezone structure 已经过时了
tz 通常设置为 NULL.?

③计算开始，结束的时间?

long start, stop;
start = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;  //单位为us
stop  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

或者?

unsigned long long timeSum = 0;
timeSum = tv1.tv_sec-tv2.tv_sec +(tv1.tv_usev-tv2.tv_usec)/1000000;//以s为单位

超声波原理简述

触发信号为10us的TTL，接收信号检测高电平持续的时间，再由公式计算即可。

TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑"1"，0V等价于逻辑"0"，这被称做TTL信号系统?

代码详解：

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

#define Trig    4
#define Echo    5

void ultraInit(void)
{       
                pinMode(Echo, INPUT);
                pinMode(Trig, OUTPUT);
}                       

float disMeasure(void)
{       
                struct timeval tv1;
                struct timeval tv2;
                
                long start, stop;
                float dis;

                digitalWrite(Trig, LOW);
                delayMicroseconds(2);

                digitalWrite(Trig, HIGH);
                delayMicroseconds(10);//发出超声波脉冲
                digitalWrite(Trig, LOW);//10us的TTL

                //统计高电平持续的时间
                while(!(digitalRead(Echo) == 1));
                gettimeofday(&tv1, NULL);//获取当前时间，开始接收到返回信号的时候

                while(!(digitalRead(Echo) == 0));
                gettimeofday(&tv2, NULL);//获取当前时间，最后接收到返回信号的时候

                start = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;  //单位为us
                stop  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

                dis = (float)(stop - start) / 1000000 * 34000 / 2;//s×cm/s=cm

                return dis;
}

int main()
{
        float dis;

        if(wiringPiSetup() == -1){
                printf("setup wiringPi failed !");
                return 1;
        }

        ultraInit();

        while(1){
                dis = disMeasure();
                printf("distance = %0.2f cm\n",dis);
                delay(1000);
        }

        return 0;
}

--------------------------------------------------时间控制函数-----------------------------------------------------
void delay (unsigned int howLong)
毫秒级，最大延时49天

void delayMicroseconds (unsigned int howLong)
微妙级，最大延时71分钟