树莓派实验教程

Raspberry Pi板实验教程实验一、点亮LED在Raspberry Pi板的边上有2列排针，1列13脚一共26脚。

这2列排针叫GPIO口，在Raspberry Pi板搭载的系统下，用户可以使用C语言或Python语言对这2列GPIO口进行控制，以此来控制外接的外部设备。

在这里，我们选用C语言来进行编程控制。

首先，在使用C语言编程之前，要先将Raspberry Pi板连接上网，下载一个GPIO的wirngpi函数库。

wirngpi 函数库是由一个外国人编写的，在使用C语言的时候可以通过对这个函数库的函数调用来对操作GPIO口。

点击LXTerminal进入root用户权限的命令行模式，依次键入以下命令：sudo apt-get update（需要一定等待时间，与网速有关）sudo apt-get upgrade（需要一定等待时间，与网速有关）sudo apt-get install git-coregit clone git:///wiringPicd wiringPigit pull origincd wiringPi./build下载并安装好wiringPi之后，再来看看GPIO口的排列。

将Raspberry Pi 板放置为两列GPIO口在右上角的方式，这两列GPIO口的引脚位如下图所示。

图1图1右边的这张图，就是GPIO的实际引脚位。

而左边的图则是wirngpi 库定义的引脚位图。

编程的时候，只需要以左图为标准就可以了，不需要理会右图。

现在，我们要使用GPIO口来控制LED的亮灭。

LED就是发光二极管，这里需要一块外接的电路板。

如下图：图2这块板的电路图如下：图3这块板是用来驱动步进电机转动的，板子上有4个发光二极管分别接在ULN2003的四个输出上。

将这板连接到Raspberry Pi板上就可以通过操作Raspberry Pi板的GPIO来控制电机板上的发光二级管。

用杜邦线将Raspberry Pi板和电机板连接起来，如果只是简单的控制上面的1个发光二极管，那么只需要连接三条线：电源线(VCC)、地线（GND）和一条IO线。

以图4为例：图4Raspberry Pi板上有3.3V（1脚）和5V（2脚）2种电源，名称为DNC 的引脚则为地线（9,14,17,20,25图中标为26有误，图来源于网络）,名称为GPIOx的则是普通的IO口（GPIO0，GPIO1，GPIO2，GPIO3，GPIO4，GPIO5，GPIO6）。

剩下的接口则为有特殊功能的一些接口（暂时先不管）。

这块电机板需要5V的电源，那么就需要把Raspberry Pi板的2号脚接到电机板的VCC脚上，再在DNC中选一个脚（那个都行，此处选25脚）接到电机板的GND脚上。

在GPIO0-GPIO7里挑选1个脚接到电机板的IN1-IN4脚中的任意一个脚上，此处选取GPIO0接到电机板的IN1上，连接完毕如图5所示：图5白色线为电源，黄色线为地线，黑色线为IO线。

连接完成后，就可以开始编程控制了。

在X-Windows环境下，按照之前的介绍点击FileManager进入到路径/home/pi下，在此路径下建立一个文件夹，命名为diy（鼠标右键建立），鼠标双击进入，在里面再建立一个文件夹，命名为01_led_on文件夹，以此文件夹作为此次实验的C语言源程序的存放地方。

另外说一句，在X-Windows下，文件的操作相对来说简单不少，但Linux本身是个命令行系统，X-Windows环境下有一些文件操作是进行不了的，一些文件连简单的复制粘贴都弄不了，一定要到命令行模式下进行才可以，具体这里不赘述。

01_led_on文件夹下建立一个C语言的源文件，名称为led_on.c，然后右键用leafpad打开它，leafpad是系统里自带的一个类似于记事本的简单程序，可以用来做简单的文本输入。

Linux下，有nano，vim等一些c语言的文本编辑器，支持语法高亮，但此处程序不长，简单起见使用leafpad来输入源程序就可以了。

在led_on.c里输入图6中的代码图6程序不长，除掉留白和注释只有16行。

下面简单解释一下这几句程序。

6-9行是4个头文件的包含7,8,9是三个linux系统下的头文件，stdio.h是标准输入输出接口头文件，这个头文件在windows下用VC编程也有；unistd.h 是统定义符号常量的头文件，里面包含了一些系统服务类的函数原型，这个头文件有点类似于windows系统下的windows.h文件；stdlib.h是C语言的标准函数库文件，这个windows系统下也有。

基本上在linux下编程，这三个头文件都会包含进去。

再来看第6行里的wiringPi.h，这个头文件是一开始下载的wiringPi 库提供的。

之前说过，wiringPi库里面提供一些函数，给编程用户操作GPIO口。

11行是个宏，13行是个延时函数的声明，这个延时函数在这没使用，等下有用，25-27行是这个延时函数的原型，原型里调用了usleep( x)函数，这个函数就在unistd.h头文件里，作用是将进程挂起x微秒。

主函数从14-21行，16-17两行调用wiringPi.h里一个函数wiringPiSetup( )，用来检测wiringPi库是否正常，不正常会返回-1，检测到不正常程序直接退出主函数并返回1。

假如认定wiringPi库一定正常，这2句代码不写也没问题。

18行的也是调用wiringPi.h里的函数pinMode(x,y)，这个函数是用来设置GPIO口的模式的，参数有2个，第一个参数x指定是哪个GPIO口，y表示哪个模式。

在此处将括号的宏展开，可以得知第一个参数为0，第二个参数为OUTPUT，意思就是把GPIO0设置为输出模式，第一个参数之所以为0，道理很简单，之前在连线时，就是把GPIO0和电机板的输入连接在一块的。

而这个GPIO口是作为电机板的输入，那么对GPIO口来说就是输出。

19行的函数digitalwrite(x,y)也是wiringPi.h里的函数，用来设置GPIO 口的电平值。

在这里第一个参数同样是指向GPIO0，第二个参数有2个值：0或1。

0则GPIO口的电平为低电平，在这例子里低电平为0V。

1则GPIO口的电平为高，在这例子里高电平为5V。

在这里，是将GPIO0这个IO口的电平设置为5V。

20行是个死循环，表示程序等待，这个做法会导致系统CPU占用率飙升到100%，一般在有操作系统的环境下编程是不能这么用的。

但这里为了让程序停住便于观察实验现象，先这么写着。

解释了半天，这段代码的目的就是让GPIO0输出一个5V的电压，那么为什么GPIO0输出一个5V，就会让电机板上的LED亮起？再看一下图4的电机板电路图，GPIO0是接在ULN2003芯片的1号脚，ULN2003是一块反相驱动器，内部有8路达林顿管反相器，1号脚和16脚为其中1路的输入和输出，当GPIO0为高电平5V的时候，因为反相的作用，16脚就会输出低电平0V。

而16号脚跟VCC之间串联着1个发光二极管和1个电阻（电阻起到限流作用）当16号脚为0V，将有电流从VCC经过电阻再经过发光二级管流入到16脚，有电流经过发光二极管，发光二极管当然就亮起来了。

好了，接下来编译一下这个C源程序，看看运行的结果对不对。

Linux下编译C源程序比较麻烦，要用命令行模式，这里先简单说明一下编译的命令。

在开始或桌面点击LXTerminal进入普通用户权限的命令行模式(进入root用户权限的命令行模式也行)，依次输入图7所示命令：图7ls命令是查看当前目录下的文件。

打入每句命令后，按回车就能执行。

cd命令是进入一个文件夹cd diy 当然就是进入diy这个文件夹里。

在diy文件夹里用ls查看，有若干个文件夹，这里只看01_led_on文件夹，其余不管。

再次用cd命令进入01_led_on文件夹，使用ls查看，文件夹由于是已经写好编译好，所以一共有4个文件，其中2个后缀为.c的c语言源文件，文件名分别是led_on.c和led_blink.c。

另外2个绿色的文件则分别是编译后对应产生的可执行文件，分别为led_on和led_blink。

这是已经做出来的成品。

如果是自己第一次编写的程序当然只有1个文件，那就是led_on.c。

那么使用图7中倒数第2行那句命令：gcc –o led_on led_on.c –L/usr/local/lib –lwiringPi然后回车，就能够编译led_on.c这个源文件，同时产生一个名称为led_on的可执行文件。

可执行目标文件的名称是可以变的，也就是命名为1也行，2也行，这里命名为跟源文件同名。

Linux下c语言的编译如果要说清楚得不少篇幅，这里先记住这个命令就可以了，编译不同的源文件只需要把源文件名换了就行。

编译后，自然就产生了目标可执行文件(没编译前没有的)，也就是图7中上方图标像个齿轮的那个文件。

还得运行这个可执行文件，才能看到实验效果。

运行的方法是继续打入命令：sudo ./led_on回车后，就可以看到电机板上对应的led亮了。

效果如图8。

图8现在Raspberry Pi板是在运行led_on，如果想要结束运行，则在命令行模式下按键盘的ctrl+z就可以了。

另外，如果是自己编写程序，免不了程序会出错，需要修改-编译-再修改-再编译如此反复多次。

那么由于是命令行编译，修改后再编译是需要打入一整条命令进行再次编译的，这效率会极其低。

这时可以使用键盘上方向键↑，可以把之前的编译命令调用出来，这样就只需要自己手打1次就可以了。

接下来，可以再建立一个led_blink.c的源文件，然后把led_on.c的内容复制进去，再进行简单修改，如图9所示图9按照刚才的方法编译led_blink.c，生成led_blink可执行文件，再运行，会发现发光二级管闪烁了。

闪烁的原因并不复杂，读一下led_blink.c就能弄明白。

到此，实验一就结束了，接下来的实验也是这个形式，以后有不明白的地方就回头来看实验一的教程。

（教程中一些图片和资历来自互联网，感谢所有分享者，感谢wiringPi库的提供者）wiringPi库官网：/download-and-install/。