5. Debian搭建Python控制GPIO开发环境

5.1. 说明

  • 平台:野火imx6ull开发板
  • 系统:Debian
  • 目标Python版本:Python3.7

注意:此处的操作是在野火imx6ull开发板上(运行的是Debian系统),而非虚拟机。

在上一章的教程中,我们通过Python控制OLED显示了一些东西,但是如果我们想要通过python控制某个io口怎么办呢,其实很简单,就是一样的操作。

如果你能通过python控制OLED 屏幕了,那么接下来的应用层代码是非常简单的,写就对了。

如果你还没有安装Python的环境,请参考: 在Debian系统中部署Python3.7运行环境

如果你还没下载并安装 Adafruit_Blinka、Adafruit_CircuitPython_SSD1306、Adafruit_Python_PlatformDetect 这些库,请参考: Debian搭建Python控制OLED开发环境

5.2. 修改pin引脚

首先进入 Adafruit_Blinka/src/adafruit_blinka/microcontroller/nxp_imx6ull/ 目录下,打开 pin.py 文件,它里面是定义了底层接口的引脚:

定义引脚的方式如下:

Pin(([GPIO组号 - 1], [GPIO引脚号]))

比如RGB LED的引脚分别为GPIO1_IO4、GPIO4_IO20、GPIO4_IO19,蜂鸣器的引脚是GPIO1_IO19,按键的引脚是GPIO5_IO1,那么他们的定义就如下面的代码所示:

R_LED_PIN = Pin((0, 4))    # GPIO1_IO4
G_LED_PIN = Pin((3, 20))    # GPIO4_IO20
B_LED_PIN = Pin((3, 19))    # GPIO4_IO19

BEEP_PIN = Pin((0, 19))    # GPIO1_IO19

BUTTON_PIN = Pin((4, 1))    # GPIO5_IO1

定义好引脚的gpio后,我们可以把它写到board模块中,然后就可以从board模块导入这些引脚,直接编辑 Adafruit_Blinka/src/adafruit_blinka/board/embedfire_imx6ull.py 文件即可,在里面添加以下代码:

R_LED = pin.R_LED_PIN
G_LED = pin.G_LED_PIN
B_LED = pin.B_LED_PIN

BEEP = pin.BEEP_PIN

BUTTON = pin.BUTTON_PIN

如此一来在使用的时候就可以这样使用:

from board import R_LED, G_LED, B_LED

from board import BEEP

from board import BUTTON

就可以导入对应的GPIO,非常方便

如果你想要修改其他GPIO的话,一样是这样子操作,定义底层的pin,然后直接导入使用即可。

补充说明:野火已经提供控制蜂鸣器、RGB LED灯以及按键的GPIO接口,所以大家不需要去修改

5.3. 安装库

如果你修改了GPIO的pin引脚,那么需要重新安装这些库,安装的步骤如下:

  • 进入Adafruit_CircuitPython_SSD1306目录下,安装对应的库:
cd Adafruit_CircuitPython_SSD1306

sudo python setup.py install
  • 然后进入Adafruit_Blinka目录下安装对应的库:
cd Adafruit_Blinka

sudo python setup.py install
  • 最后进入Adafruit_Python_PlatformDetect目录下安装对应的库:
cd Adafruit_Python_PlatformDetect

sudo python setup.py install

5.4. 编写控制GPIO的代码

野火提供的GPIO应用代码有3个,分别控制RGB LED、蜂鸣器、按键,核心的依赖库是digitalio,它里面提供了GPIO初始化的方法、控制GPIO方向(如配置为输入方向、配置为输出方向)、设置GPIO的电平、读取GPIO的电平等。

注意:这里控制RGB LED需要将设备树插件的LED关闭(通过fire-config修改即可),否则会出现LED设备被内核占用导致设备正忙的错误。

5.4.1. python控制RGB LED

控制RGB LED的代码可以从 https://github.com/Embedfire-pythonlib/Adafruit_CircuitPython_SSD1306/blob/master/examples/rgb_led.py 得到。

代码如下:

import time
import digitalio
from board import R_LED, G_LED, B_LED

rled = digitalio.DigitalInOut(R_LED)
gled = digitalio.DigitalInOut(G_LED)
bled = digitalio.DigitalInOut(B_LED)

rled.switch_to_output()
gled.switch_to_output()
bled.switch_to_output()

while True:
    rled.value = 0
    time.sleep(1)
    rled.value = 1
    gled.value = 0
    time.sleep(1)
    gled.value = 1
    bled.value = 0
    time.sleep(1)
    bled.value = 1
    time.sleep(1)

代码简单解析:

  • 通过 digitalio.DigitalInOut 初始化一个pin对象
  • 使用 switch_to_output 方法选择为输出方向,如果是输入方向则使用 switch_to_input 方法。
  • 直接设置 value ,输出高低电平。

5.4.2. python控制蜂鸣器

控制蜂鸣器的代码可以从 https://github.com/Embedfire-pythonlib/Adafruit_CircuitPython_SSD1306/blob/master/examples/beep_onoff.py 得到。

代码如下:

import time
import digitalio
from board import BEEP

beep = digitalio.DigitalInOut(BEEP)
beep.switch_to_output()

while True:
    beep.value = 0
    time.sleep(1)
    beep.value = 1
    time.sleep(1)

5.4.3. python控制按键

控制按键的代码可以从 https://github.com/Embedfire-pythonlib/Adafruit_CircuitPython_SSD1306/blob/master/examples/button.py 得到。

按键是作为输入的方向,在应用层读取gpio的电平,当按键被按下是,终端打印对应的信息。

代码如下:

import time
import digitalio
from board import BUTTON

button = digitalio.DigitalInOut(BUTTON)
button.switch_to_input()

print("please touch the button!")

while True:
    if (button.value):
        print("the button is pressed...")
        time.sleep(1)

5.5. 实验现象

代码的实验现象比较简单,直接运行测试即可,运行的方式如下(必须有python环境):

python [xxx.py]