树莓派如何控制引脚

树莓派 GPIO 引脚

树莓派是一种基于Linux的开源单板计算机，它的GPIO（General Purpose Input/Output）引脚使得我们可以直接控制和读取外设，如LED、传感器、电机等。GPIO引脚通常被用于控制和检测数字信号，并被用作与外部硬件交互的接口。在本文中，我们将详细介绍如何使用树莓派GPIO引脚来控制和读取外设。

基本的GPIO引脚

树莓派的GPIO引脚是通过引脚编号来标识的。你可以在树莓派的引脚排列图中找到这些引脚，并确定它们的编号。树莓派3B+模型有40个GPIO引脚，其中26个具有数字输入输出（digital input/output）功能，可以用作树莓派的GPIO（General Purpose Input/Output）引脚。另外14个引脚可以用作特殊功能，如SPI、I2C、UART等。

树莓派控制GPIO引脚

在树莓派上，我们可以使用不同的编程语言来控制GPIO引脚。本文将使用Python作为示例。Python是一种易于学习和使用的编程语言，同时也是在树莓派上使用最广泛的编程语言之一。

在Python中控制GPIO引脚

在Python中，我们可以使用RPi.GPIO库来控制GPIO引脚。它是一个专门为树莓派GPIO编写的Python库，提供了一系列函数来设置和读取GPIO引脚。

以下是Python中控制GPIO引脚的基本步骤：

1. 导入RPi.GPIO库：

```

import RPi.GPIO as GPIO

2. 设置GPIO模式：

在使用GPIO之前，我们需要设置GPIO模式为BCM（Broadcom SOC Channel），因为树莓派的GPIO引脚使用的是BCM编号。下面的代码设置GPIO模式为BCM：

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

3. 设置引脚状态：

我们可以使用GPIO.setup函数来设置GPIO引脚的输入或输出状态。以下示例代码将GPIO17设置为输出状态：

GPIO.setup(17, GPIO.OUT)

4. 控制GPIO输出：

一旦我们设置了GPIO引脚的状态，就可以使用GPIO.output函数来控制GPIO引脚的输出。以下示例代码将GPIO17的输出状态设置为高电平：

GPIO.output(17, GPIO.HIGH)

5. 读取GPIO输入：

我们可以使用GPIO.input函数来读取GPIO引脚的输入状态。以下示例代码将GPIO18的状态打印出来：

print(GPIO.input(18))

6. 清理GPIO：

使用完GPIO之后，我们需要使用GPIO.cleanup函数来清理GPIO引脚的状态，以便其他程序可以使用它们：

GPIO.cleanup()

GPIO引脚的基本电路

在控制GPIO引脚之前，我们需要了解GPIO引脚的基本电路。GPIO引脚可以设置为输入或输出状态，因此我们需要不同的电路来处理这些状态。

GPIO输出状态：

当GPIO引脚设置为输出状态时，它可以输出高电平（3.3V）或低电平（0V）。在输出高电平时，我们可以连接一个LED或电动机，并通过电路中的电阻限制电流。以下是一个简单的电路图：

+3.3V

|

R1

GPIO ----LED---- GND

在这个电路中，LED连接到GPIO引脚和树莓派的+3.3V引脚之间。电阻R1用于限制LED的电流，避免LED烧坏。当GPIO输出高电平时，LED会发光。

GPIO输入状态：

当GPIO引脚设置为输入状态时，它可以读取外部数字信号并将其作为高电平或低电平输入。在读取外部数字信号时，我们需要一个电路来将外部的数字信号转换为树莓派可以读取的数字信号。以下是一个简单的电路图：

GPIO ----R2---- GND

OUT

在这个电路图中，外部数字信号通过R2接到电路中的“OUT”端。R1用于限制输入电流，防止短路或过电流。当外部数字信号为高电平时，电路中的电压将接近+3.3V，GPIO输入状态将被设置为高电平。当外部数字信号为低电平时，电路中的电压将接近0V，GPIO输入状态将被设置为低电平。

使用Python控制GPIO实例

下面是一个用Python控制LED的示例。我们将LED连接到GPIO17，控制LED的开关状态：

import time

while True:

GPIO.output(17, GPIO.HIGH)

time.sleep(1)

GPIO.output(17, GPIO.LOW)

上面的代码将GPIO17设置为输出状态，并在一个无限循环中不断打开和关闭，以控制LED的状态。

使用Python控制电机实例

下面是一个用Python控制电机的示例。我们将电机接到GPIO17和GPIO18，控制电机的旋转方向和速度：

GPIO.setup(18, GPIO.OUT)

pwm1 = GPIO.PWM(17, 100)

pwm2 = GPIO.PWM(18, 100)

pwm1.start(0)

pwm2.start(0)

for i in range(0, 101, 5):

pwm1.ChangeDutyCycle(i)

pwm2.ChangeDutyCycle(i)

time.sleep(0.1)

for i in range(100, -1, -5):

pwm1.stop()

pwm2.stop()

上面的代码将GPIO17和GPIO18设置为输出状态，并使用PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）来控制电机的旋转方向和速度。我们使用PWM将电机的电源进行调制，从而改变电机的旋转方向和速度。