Руководство по Python для Raspberry Pi GPIO — все шаги

Выводы GPIO являются основной характеристикой всех типов микроконтроллеров Raspberry Pi. Их вклад особенно важен для расширения функциональности одноплатного компьютера (SBC). Давайте подробно рассмотрим выводы Pi GPIO, а также покажем, как программировать их на языке Python в этом руководстве по Raspberry Pi GPIO.

Что такое GPIO и как он работает?

Рис. 1. Контакты GPIO

Ввод-вывод общего назначения (GPIO) представляет собой интерфейс, общий для микроконтроллеров Raspberry Pi и SBC. Это входные и выходные клеммы нулевого Raspberry Pi и других модулей Raspberry.

Таким образом, именно через эти контакты мы можем подключать электронные компоненты, такие как инфракрасные передатчики и двигатели. Кроме того, ряды отверстий в любой версии Raspbian удобны для получения данных от внешних физических компонентов. К ним относятся переключатели и сенсорные модули.

Во-первых, вы должны правильно настроить аппаратное обеспечение, чтобы контакты функционировали должным образом. Затем вам также необходимо настроить программное обеспечение для любого типа модели Pi, чтобы облегчить работу контактов.

Объяснение распиновки GPIO Raspberry Pi

Рисунок 2. Микроконтроллер Raspberry Pi

Для Raspberry Pi B+, Raspberry Pi Zero или любого микроконтроллера с ОС Raspberry Pi вы найдете 40-контактный разъем.

Тем не менее, физические вычисления в более ранних версиях Raspberry Pi были другими. Например, Raspberry Pi Model B имеет 26 контактов.

Примечательно, что все 40 контактов GPIO в ОС Raspberry Pi имеют соответствующие функции. Таким образом, во время первоначальной настройки необходимо правильно настроить функции.

Вот подробное объяснение различных режимов контактов.

Как запрограммировать выводы GPIO Raspberry Pi с помощью Python?

Рисунок 3. Иллюстрация концепции кодирования Python

В нашем руководстве по GPIO теперь будет рассмотрено, как управлять аппаратными компонентами с помощью программного обеспечения, запускаемого в Pi через контакты GPIO.

Настройка оборудования

Предпочтительно, чтобы Pi Wedge был комплектом, необходимым для настройки оборудования для этого руководства по Pi GPIO. Тем не менее, если они отсутствуют, перемычки «папа-мама» помогут вам в подключении к доступным ответвлениям на макетной плате.

Вам также понадобятся следующие компоненты:

•  Макетная доска  и  направляющие для макетной платы
• Проводная перемычка "папа" и проволочная перемычка
• Подтягивающий резистор (внутренний подтягивающий резистор) и подтягивающий резистор 
• Резистор на 330 Ом.
• Пассивное инфракрасное излучение или светодиод.

Библиотека Python Gpiozero API

Вам понадобится эта библиотека для управления входными и выходными контактами Raspberry Pi в python. Вам не нужно посещать каталог Python-Projects, чтобы понять, как это работает, так как большинство компонентов Pi определены в библиотеке.

Как настроить API Python (RPi.GPIO)

Рисунок 4. Концепция языка Python

Если вы выбираете операционную систему Raspbian, вам не нужно загружать библиотеку Python GPIO, поскольку она уже доступна по умолчанию. Тем не менее, если вы не используете вариант Raspbian, вы должны использовать определенные команды для его установки на других языках программирования.

После того, как вы установили операционную систему Raspbian, импортируйте ее, запустив путь импорта Gpiozero Import. Время импорта невелико, и как только оно закончится, вы можете перейти к следующему шагу.

Примечание. Ваш OP не обязательно должен быть в опции Raspbian для установки python. Операционная система Raspbian дает вам простой путь к настройке библиотеки Python.

Настройка Python

В первую очередь для этого классного проекта вам понадобится модуль RPi.GPIO. Как подчеркивалось ранее, с API Python (RPi.GPIO) вам не нужно загружать какие-либо файлы, чтобы активировать работу контактов GPIO.

Этапы настройки

Сначала запустите инструкцию ниже:

Затем вы должны выбрать идеальную систему нумерации выводов, которую вы собираетесь использовать в этом классном проекте. Вы можете выбрать любую из следующих схем нумерации:

• ПИН-коды чипов Broadcom (режим BCM).
• Схема нумерации досок

Затем настройте режим пин-кода. Выполнение приведенной ниже команды облегчит процесс настройки режима контакта.

Проекты GPIO для Raspberry Pi

Рис. 5. Raspberry Pi

Теперь, когда вы знаете аппаратные и программные конфигурации, с помощью Raspi-Config Tool вы можете реализовать любой из следующих интересных проектов. Все, что вам нужно, это понять учебник Pi GPIO, описанный выше, и вы готовы к различным проектам физических вычислений.

Возможные учебные проекты Pi GPIO:

• Инфракрасные датчики движения/детекторы событий Raspberry Pi
• Тревога детектора движения Raspberry Pi
• Проекты Raspberry Pi Imager

Заключение

Вот и все, что нужно для настройки контактов разъема GPIO с различными внешними компонентами и подключениями к различным входам. Ряды заголовков контактов (контакты GPIO) делают Raspberry Pi Zero удивительным вычислительным устройством. Для получения дополнительной информации об этом важном инструменте свяжитесь с нами в любое время.