wiringPi基本操作示例.docx
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wiringPi基本操作示例.docx
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wiringPi基本操作示例
树莓派wiringPi库详解
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。
java的pi4j项目也是基于wiringPi的,我最近也在看源代码,到时候整理好了会放出来的。
下面开始wiringPi之旅吧!
安装
进入 wiringPi的github( 下载安装包。
点击页面的第一个链接的右边的snapshot,下载安装压缩包。
然后进入安装包所在的目录执行以下命令:
>tarxfzwiringPi-98bcb20.tar.gz//98bcb20为版本标号,可能不同
>cdwiringPi-98bcb20
>./build
验证wiringPi的是否安装成功,输入gpio-v,会在终端中输出相关wiringPi的信息。
否则安装失败。
编译和运行
假如你写了一个LEDtest.c的项目,则如下。
编译:
g++-Wall-oLEDtestLEDtest.cpp-lwiringPi//使用C++编程,-Wall是为了使能所有警告,以便发现程序中的问题
gcc-Wall-oLEDtestLEDtest.c-lwiringPi//使用C语言编程
运行:
sudo./LEDtest
查看引脚编号表格
使用如下控制台下命令
>gpioreadall
也可以查看下面的图。
注意:
查看时,将树莓派的USB接口面对自己,这样看才是正确的。
wiringPi库API大全
在使用wiringPi库时,你需要包含头文件#include
凡是写wiringPi的程序,都包含这个头文件。
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。
intwiringPiSetup(void)
返回:
执行状态,-1表示失败
当使用这个函数初始化树莓派引脚时,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
intwiringPiSetupGpio(void)
返回执行状态,-1表示失败
当使用这个函数初始化树莓派引脚时,程序中使用的是BCMGPIO引脚编号表。
需要root权限
wiringPiSetupPhys(void)
不常用,不做介绍
/
wiringPiSetupSys(void);
不常用,不做介绍
/
通用GPIO控制函数
voidpinMode(intpin,intmode)
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
voiddigitalWrite(intpin,intvalue)
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
intdigitalRead(intpin)
pin:
读取的引脚
返回:
引脚上的电平,可以是LOWHIGH之一
读取一个引脚的电平值 LOW HIGH,返回
voidanalogWrite(intpin,intvalue)
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
intanalogRead(intpin)
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
voidpwmWrite(intpin,intvalue)
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)
voidpullUpDnControl(intpin,intpud)
pin:
引脚
pud:
拉电阻模式
可取的值:
PUD-OFF 关闭拉电阻
PUD_DOWN 引脚电平拉到3.3v
PUD_UP 引脚电平拉到0v接地
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
LED闪烁程序
#include
#include
#include
constintLEDpin=1;
intmain()
{
if(-1==wiringPiSetup())
{
cerr<<"setuperror\n";
exit(-1);
}
pinMode(LEDpin,OUTPUT);
for(size_ti=0;i<10;++i)
{
digitalWrite(LEDpin,HIGH);
delay(600);
digitalWrite(LEDpin,LOW);
delay(600);
}
cout<<"------------bye-------------"< return0; } PWM输出控制LED呼吸灯的例子 #include #include #include usingnamespacestd; constintPWMpin=1;//只有wiringPi编号下的1脚(BCM标号下的18脚)支持 voidsetup(); intmain() { setup(); intval=0; intstep=2; while(true) { if(val>1024) { step=-step; val=1024; } elseif(val<0) { step=-step; val=0; } pwmWrite(PWMpin,val); val+=step; delay(10); } return0; } voidsetup() { if(-1==wiringPiSetup()) { cerr<<"setuperror\n"; exit(-1); } pinMode(PWMpin,PWM_OUTPUT); } 时间控制函数 unsignedintmillis(void) 这个函数返回一个从你的程序执行wiringPiSetup 初始化函数(或者wiringPiSetupGpio)到当前时间经过的毫秒数。 返回类型是unsignedint,最大可记录大约49天的毫秒时长。 unsignedintmicros(void) 这个函数返回一个从你的程序执行wiringPiSetup 初始化函数(或者wiringPiSetupGpio)到当前时间经过的微秒数。 返回类型是unsignedint,最大可记录大约71分钟的时长。 voiddelay(unsignedinthowLong) 将当前执行流暂停指定的毫秒数。 因为Linux本身是多线程的,所以实际暂停时间可能会长一些。 参数是unsignedint类型,最大延时时间可达49天 voiddelayMicroseconds(unsignedinthowLong) 将执行流暂停指定的微秒数(1000微秒=1毫秒=0.001秒)。 因为Linux本身是多线程的,所以实际暂停时间可能会长一些。 参数是unsignedint类型,最大延时时间可达71分钟 中断 wiringPi提供了一个中断处理注册函数,它只是一个注册函数,并不处理中断。 他无需root权限。 intwiringPiISR(intpin,intedgeType, void(*function)(void)) 返回值: 返回负数则代表注册失败 pin: 接受中断信号的引脚 edgeType: 触发的方式。 INT_EDGE_FALLING: 下降沿触发 INT_EDGE_RISING: 上升沿触发 INT_EDGE_BOTH: 上下降都会触发 INT_EDGE_SETUP: 编程时用不到。 function: 中断处理函数的指针,它是一个无返回值,无参数的函数。 注册的函数会在中断发生时执行 和51单片机不同的是: 这个注册的中断处理函数会和main函数并发执行(同时执行,谁也不耽误谁) 当本次中断函数还未执行完毕,这个时候树莓派又触发了一个中断,那么这个后来的中断不会被丢弃,它仍然可以被执行。 但是wiringPi最多可以跟踪并记录后来的仅仅1个中断,如果不止1个,则他们会被忽略,得不到执行。 通过1脚检测因为按键按下引发的下降沿,触发中断,反转11控制的LED #include #include #include usingnamespacestd; voidButtonPressed(void); voidsetup(); /********************************/ constintLEDPin=11; constintButtonPin=1; /*******************************/ intmain() { setup(); //注册中断处理函数 if(0>wiringPiISR(ButtonPin,INT_EDGE_FALLING,ButtonPressed)) { cerr<<"interruptfunctionregisterfailure"< exit(-1); } while (1); return0; } voidsetup() { if(-1==wiringPiSetup()) { cerr<<"wiringPisetuperror"< exit(-1); } pinMode(LEDPin,OUTPUT);//配置11脚为控制LED的输出模式 digitalWrite(LEDPin,LOW);//初始化为低电平 pinMode(ButtonPin,INPUT);//配置1脚为输入 pullUpDnControl(ButtonPin,PUD_UP);//将1脚上拉到3.3v } //中断处理函数: 反转LED的电平 voidButtonPressed(void) { digitalWrite(LEDPin,(HIGH==digitalRead(LEDPin))? LOW: HIGH); } 多线程 wiringPi提供了简单的Linux系统下的通用的Posixthreads线程库接口来支持并发。 intpiThreadCreate(name) name: 被包装的线程执行函数 返回: 状态码。 返回0表示成功启动,反之失败。 源代码: intpiThreadCreate(void*(*fn)(void*)) { pthread_tmyThread; returnpthread_create(&myThread,NULL,fn,NULL); } 包装一个用PI_THEEAD定义的函数为一个线程,并启动这个线程。 首先你需要通过以下方式创建一个特特殊的函数,这个函数中的代码就是在新的线程中将执行的代码。 ,myTread是你自己线程的名字,可自定义。 PI_THREAD(myThread) { //在这里面写上的代码会和主线程并发执行。 } 在wiringPi.h中,我发现这样一个宏定义: #definePI_THREAD(X)void*X(void*dummy) 那么,被预处理后我们写的线程函数会变成下面这个样子,请注意返回值,难怪我每次写都会警告,因为没有返回一个指针, 那么,以后注意返回NULL,或者(void*)0 void*myThread(void*dummy) { //在这里面写上的代码会和主线程并发执行。 } piLock(intkeyNum) keyNum: 0-3的值,每一个值代表一把锁 使能同步锁。 wiringPi只提供了4把锁,也就是keyNum只能取0~3的值,官方认为有这4把锁就够了。 keyNum: 0,1,2,3每一个数字就代表一把锁。 源代码: voidpiLock(intkeyNum) { pthread_mutex_lock(&piMutexes[keyNum]); } piUnlock(intkeyNum) keyNum: 0-3的值,每一个值代表一把锁 解锁,或者说让出锁。 源代码: voidpiUnlock(intkey) { pthread_mutex_unlock(&piMutexes[key]); } intpiHiPri(intpriority) priority: 优先级指数,0~99 返回值: 0,成功 -1: ,失败 设定线程的优先级,设定线程的优先级变高,不会使程序运行加快,但会使这个线程获得相当更多的时间片。 priority是相对的。 比如你的程序只用到了主线程, 和另一个线程A,主线程设定优先级为1,A线程设定为2,那也代表A比main线程优先级高。 凡是涉及到多线程编程,就会涉及到线程安全的问题,多线程访问同一个数据,需要使用同步锁来保障数据操作正确性和符合预期。 当A线程锁上锁S后,其他共用这个锁的竞争线程,只能等到锁被释放,才能继续执行。 成功执行了piLock函数的线程将拥有这把锁。 其他线程想要拥有这把锁必须等到这个线程释放锁,也就是这个线程执行piUnlock后。 同时要扩展的知识是: volatile这个C/C++中的关键字,它请求编译器不缓存这个变量的数据,而是每次都从内存中读取。 特别是在多线程下共享放变量,必须使用volatile关键字声明才是保险的。 softPwm,软件实现的PWM 树莓派硬件上支持的PWM输出的引脚有限,为了突破这个限制,wiringPi提供了软件实现的PWM输出API。 需要包含头文件: #include 编译时需要添pthread库链接 -lpthread intsoftPwmCreate(intpin,intinitialValue,intpwmRange) pin: 用来作为软件PWM输出的引脚 initalValue: 引脚输出的初始值 pwmRange: PWM值的范围上限 建议使用100. 返回: 0表示成功。 使用一个指定的pin引脚创建一个模拟的PWM输出引脚 voidsoftPwmWrite(intpin,intvalue) pin: 通过softPwmCreate创建的引脚 value: PWM引脚输出的值 更新引脚输出的PWM值 串口通信 使用时需要包含头文件: #include intserialOpen(char*device,intbaud) device: 串口的地址,在Linux中就是设备所在的目录。 默认一般是"/dev/ttyAMA0",我的是这样的。 baud: 波特率 返回: 正常返回文件描述符,否则返回-1失败。 打开并初始串口 voidserialClose(intfd) fd: 文件描述符 关闭fd关联的串口 void serialPutchar(intfd,unsignedcharc) fd: 文件描述符 c: 要发送的数据 发送一个字节的数据到串口 void serialPuts(intfd,char*s) fd: 文件描述符 s: 发送的字符串,字符串要以'\0'结尾 发送一个字符串到串口 void serialPrintf(intfd,char*message,…) fd: 文件描述符 message: 格式化的字符串 像使用C语言中的printf一样发送数据到串口 int serialDataAvail(intfd) fd: 文件描述符 返回: 串口缓存中已经接收的,可读取的字节数,-1代表错误 获取串口缓存中可用的字节数。 intserialGetchar(intfd) fd: 文件描述符 返回: 读取到的字符 从串口读取一个字节数据返回。 如果串口缓存中没有可用的数据,则会等待10秒,如果10后还有没,返回-1 所以,在读取前,做好通过serialDataAvail判断下。 voidserialFlush(intfd) fd: 文件描述符 刷新,清空串口缓冲中的所有可用的数据。 *size_twrite(intfd,constvoid*buf,size_tcount) fd: 文件描述符 buf: 需要发送的数据缓存数组 count: 发送buf中的前count个字节数据 返回: 实际写入的字符数,错误返回-1 这个是Linux下的标准IO库函数,需要包含头文件#include 当要发送到的数据量过大时,wiringPi建议使用这个函数。 *size_tread(intfd,void*buf,size_tcount); fd: 文件描述符 buf: 接受的数据缓存的数组 count: 接收的字节数. 返回: 实际读取的字符数。 这个是Linux下的标准IO库函数,需要包含头文件#include 当要接收的数据量过大时,wiringPi建议使用这个函数。 初次使用树莓派串口编程,需要配置。 我开始搞了很久,以为是程序写错了还一直在调试。 。 。 (~ ̄— ̄)~ /*修改cmdline.txt文件*/ >cd/boot/ >sudovimcmdline.txt 删除【】之间的部分 dwc_otg.lpm_enable=0【console=ttyAMA0,115200】kgdboc=ttyAMA0,115200console=tty1root=/dev/mmcblk0p2rootfstype=ext4elevator=deadlinerootwait /*修改inittab文件*/ >cd/etc/ >sudoviminittab 注释掉最后一行内容: ,在前面加上#号 #T0: 23: respawn: /sbin/getty-LttyAMA0115200vt100 sudoreboot重启 下面是双机通信的一个例子 C51代码,作为串口通信的接发送。 serial库请看另一篇文章 #include #include"serial.h" /**********function****************/ bitisOpenPressed(void); bitisClosePressed(void); voiddelay(unsignedintt); /*********************************/ sbitcloseButton=P2^0;//与关闭按键相连的引脚 sbitopenButton=P2^1;//与打开按键相连的引脚 voidmain(void) { closeButton=1;//拉高 openButton=1;//拉高 EA=1;//打开总中断 serial_init(9600);//初始化51串口 while (1) { if(isClosePressed())//如果关闭按钮按下 { serial_write(0);//发送数据0给树莓派 delay(10); } elseif(isOpenPressed())//如果打开按钮按下 { serial_write (1);//发送数据1给树莓派 delay(10); } } } bitisOpenPressed(void) { bitpress=0; if(0==openButton) { delay(5); if(0==openButton) { while(! openButton) ; press=1; } } returnpress; } bitisClosePressed(void) { bitpress=0; if(0==closeButton) { delay(5); if(0==closeButton) { while(! closeButton) ; press=1; } } returnpress; } voiddelay(unsignedintt) { unsignedinti; unsignedcharj; for(i=t;i>0;i--) for(j=120;j>0;j--) ; } 树莓派代码,作为串口通信的接收方 #include #include #include #include usingnamespacestd; voidsetup(); constintLEDPin=11; intmai
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