RPi筆記 - GPIO

GPIO layout

使用RPi的GPIO，通常狀況P1就夠了，經常使用的SPI、I2C、UART都在這。使用時參考下面兩個圖（都是從elinux.org搬運過來的，詳細的描述能夠在這裏找到)。
RPi的GPIO只支持3.3V電壓，若是接5V的IO，要注意電平轉換。

P1在板子上的位置：

P1每一個Pin的功能：

一個例子

經過UART登陸RPi。

首先參考上面的兩個圖鏈接PC和RPi，無非是TxD接RxD，RxD接TxD，注意共地。
我用的是一個TTL-USB的轉換模塊，因此鏈接後，PC系統中會多一個tty設備/dev/ttyUSB0。根據和PC的不一樣鏈接方式，設備節點可能會是不一樣的名字。

而後打開minicom鏈接RPi。建議將串口配置命名保存起來，便於下次直接使用，若是有多個串口配置，也能快速切換。

如下是操做過程：

若是不知道默認用戶名、密碼，能夠根據使用的系統類型，在官方下載頁面查找：

又一個例子

點燈。

用P1-11，P1-12，P1-13分別控制三個LED。電路很簡單，一目瞭然。BTW，原理圖，我是用Circuit Lab在線畫的，小巧方便。

而後是代碼，借鑑了elinux.org的示例。

Python版：

#!/usr/bin/env python

import time
import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(11, GPIO.OUT)
GPIO.setup(12, GPIO.OUT)
GPIO.setup(13, GPIO.OUT)

GPIO.output(11, GPIO.HIGH)
GPIO.output(12, GPIO.HIGH)
GPIO.output(13, GPIO.HIGH)

pin = 0;
while True:
    GPIO.output(11 + pin, GPIO.LOW)
    time.sleep(1)
    GPIO.output(11 + pin, GPIO.HIGH)
    pin = (pin + 1) % 3

C版：

/* blink.c
 * 2014/6/6
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

#define BCM2708_PERI_BASE   0x20000000
#define GPIO_BASE           (BCM2708_PERI_BASE + 0x200000)

#define PAGE_SIZE (4*1024)
#define BLOCK_SIZE (4*1024)

volatile unsigned *gpio;

// GPIO setup macros. Always use INP_GPIO(x) before using OUT_GPIO(x) or SET_GPIO_ALT(x,y)
#define INP_GPIO(g) *(gpio+((g)/10)) &= ~(7<<(((g)%10)*3))
#define OUT_GPIO(g) *(gpio+((g)/10)) |=  (1<<(((g)%10)*3))
#define SET_GPIO_ALT(g,a) *(gpio+(((g)/10))) |= (((a)<=3?(a)+4:(a)==4?3:2)<<(((g)%10)*3))

#define GPIO_SET *(gpio+7)  // sets   bits which are 1 ignores bits which are 0
#define GPIO_CLR *(gpio+10) // clears bits which are 1 ignores bits which are 0

void map_registers()
{
    void *gpio_map;
    int mem_fd;

    if((mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR|O_SYNC)) < 0){
        printf("can't open /dev/mem\n");
        exit(-1);
    }

    gpio_map = mmap(
            NULL,
            BLOCK_SIZE,
            PROT_READ|PROT_WRITE,
            MAP_SHARED,
            mem_fd,
            GPIO_BASE
            );
    close(mem_fd);

    if(gpio_map == MAP_FAILED){
        printf("mmap error %d\n", (int)gpio_map);
        exit(-1);
    }

    gpio = (volatile unsigned *)gpio_map;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int cnt = 0;
    int pin_map[3] = {17, 18 , 27};

    map_registers();

    INP_GPIO(pin_map[0]);
    OUT_GPIO(pin_map[0]);
    INP_GPIO(pin_map[1]);
    OUT_GPIO(pin_map[1]);
    INP_GPIO(pin_map[2]);
    OUT_GPIO(pin_map[2]);

    GPIO_SET = (1 << pin_map[0]) | (1 << pin_map[1]) | (1 << pin_map[2]);

    while(1)
    {
        GPIO_CLR = 1 << pin_map[cnt];
        sleep(1);
        GPIO_SET = 1 << pin_map[cnt];
        cnt = (cnt + 1) % 3;
    }

    return 0;
}

Python版代碼簡潔不少，由於用了RPi.GPIO這個包，而C版沒有依賴任何庫。
Python版代碼，直接scp過去就可執行。C代碼須要編譯。下載編譯器，而後arm-linux-gnueabihf-gcc blink.c -o blink。一樣scp到RPi執行。

兩個版本執行都須要root權限。

這裏有一個小小的坑。
GPIO的pin有兩種命名方式，以SoC爲中心，和以RPi爲中心。
Python版代碼中GPIO.setmode(GPIO.BOARD)就是設置使用RPi爲中心的命名方式，這樣接下來GPIO.output(11, GPIO.HIGH)中的pin編號，與本文最開始的圖示是一一對應的。這種方式比較直觀。
固然也可使用另外一種，GPIO.setmode(GPIO.BCM)便可。這樣的話，pin編號與它們在RPi上的佈局有一個映射關係。詳細的能夠參考這個表格。

C版代碼中用的是SoC的命名，爲了方便操做，纔有了這個數組int pin_map[3] = {17, 18 , 27};。可見GPIO17等同於P1-11，GPIO18等同於P1-12，GPIO27等同於P1-13。

另外C版代碼中直接操做了GPIO的寄存器。寄存器映射參考Data Sheet。