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树莓派开发笔记(五)：GPIO引脚介绍和GPIO的输入输出使用
前话
搭建好完整的qt开发环境，对于开发qt应用按照正常的开发即可，下面介绍树莓派类似于单片机的GPIO口使用。
树莓派GPIO口硬件资源介绍
引脚分布和功能图
统计下硬件资源
GPIO引脚 x 26
UART总线 x 1
SPI总线 x 1
I2C总线 x 1
5V x 2
3.3V x 2
GND x 8
模块化代码
我们模块化代码，写一个引脚输出的程序，以后需要类似直接修改引脚编号（或枚举）即可。
引入libwiringPi库
关于wiringPi库
在qt中控制GPIO主要是使用wiring，树莓派已自带，我们查询树莓派的物理引脚与wiringPi库的编号对应表，如下图：
如果我们要操作GPIO2，对应的物理引脚为3，如下图：
我们操作引脚的时候，引脚序号就为8（wPI），当前模式为输出，V代表的是当前的输入电压，1-3.3V，0-0V。
更详细的具体参照Demo1理解。
同时，我们在工程中要加入对应的头文件和库，如何调用wiringPi，请参照具体例程。
Demo：GPIO口的输出
使用物理引脚3，默认功能为GPIO2，我们使用GPIO2驱动LED，此时涉及到硬件知识，树莓派的GPIO口的输出电压为3.3V，所以先设置GPIO为输出高低电平，间隔1s，因为是测试，不使用限流电阻。限流电阻解释下：电路VCC--->电阻R--->LED--->GND，LED分压为固定的，VCC减去LED压降后得到的电压除以电阻R则是该条电路的电流，所以电阻决定了电流大小，故称之为限流电阻，一般的GPIO口都对电流有要求，例如stm32的单个GPIO口不超过25mA，总的电流也有限制，所以在开发的过程中，需要根据实际情况设计电路原理图。
电路原理图
跳线的电路原理图如下：
关键代码
初始化
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
QMainWindow(parent),
ui(new Ui::MainWindow)
{
ui->setupUi(this);
_gpioOut.init(GpioOut::GPIO2, false);
ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg("green"));
startTimer(1000);
}每1s钟切换
void MainWindow::timerEvent(QTimerEvent *event)
{
if(_gpioOut.readOutput(GpioOut::GPIO2))
{
_gpioOut.setOutput(GpioOut::GPIO2, false);
ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg("green"));
}else{
_gpioOut.setOutput(GpioOut::GPIO2, true);
ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg("red"));
}
}模块代码
gpiocout.h
#ifndef GPIOOUT_H
#define GPIOOUT_H
#include <QObject>
#include <QMap>
#include <QDebug>
#include "wiringPi.h"
class GpioOut : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
enum GPIO{
GPIO2 = 3,
};
public:
explicit GpioOut(QObject *parent = 0);
public slots:
void init(GPIO pin, bool output = false);
void setOutput(GpioOut::GPIO pin, bool output);
bool readOutput(GpioOut::GPIO pin);
private:
QMap<GPIO, int> _mapPhysical2Wiring;
};
#endif // GPIOOUT_H
gpioout.cpp
#include "gpioout.h"
GpioOut::GpioOut(QObject *parent) : QObject(parent)
{
wiringPiSetup();
_mapPhysical2Wiring.insert(GPIO2, 8);
}
void GpioOut::init(GpioOut::GPIO pin, bool output)
{
pinMode(_mapPhysical2Wiring.value(pin), OUTPUT);
digitalWrite(_mapPhysical2Wiring.value(pin), output?HIGH:LOW);
}
void GpioOut::setOutput(GpioOut::GPIO pin, bool output)
{
digitalWrite(_mapPhysical2Wiring.value(pin), output?HIGH:LOW);
}
bool GpioOut::readOutput(GpioOut::GPIO pin)
{
return digitalRead(_mapPhysical2Wiring.value(pin));
}运行效果
Demo2：GPIO口的输入
使用物理引脚3，默认功能为GPIO2，我们使用GPIO2接受输入，此时涉及到硬件知识，让树莓派的GPIO口的输入电压为3.3V/0V即为输入1还是输入0，也涉及到限流电阻，一般使用1K或者10K的，因为是测试，此处不使用限流电阻，在开发的过程中，需要根据实际情况设计电路原理图。
电路原理图
关键代码
初始化
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
QMainWindow(parent),
ui(new Ui::MainWindow)
{
ui->setupUi(this);
_gpioIn.init(GpioIn::GPIO2);
bool in = _gpioIn.readOutput(GpioIn::GPIO2);
ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg(in?"red":"green"));
startTimer(1000);
}模块代码
gpioin.h
#ifndef GPIOIN_H
#define GPIOIN_H
#include <QObject>
#include <QMap>
#include <QDebug>
#include "wiringPi.h"
class GpioIn : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
enum GPIO{
GPIO2 = 3,
};
public:
explicit GpioIn(QObject *parent = 0);
public slots:
void init(GPIO pin);
bool readOutput(GpioIn::GPIO pin);
private:
QMap<GPIO, int> _mapPhysical2Wiring;
};
#endif // GPIOIN_Hgpioin.cpp
#include "gpioin.h"
GpioIn::GpioIn(QObject *parent)
: QObject(parent)
{
wiringPiSetup();
_mapPhysical2Wiring.insert(GPIO2, 8);
}
void GpioIn::init(GpioIn::GPIO pin)
{
pinMode(_mapPhysical2Wiring.value(pin), OUTPUT);
}
bool GpioIn::readOutput(GpioIn::GPIO pin)
{
return digitalRead(_mapPhysical2Wiring.value(pin));
}运行效果
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