树莓派的wiringPi 库

2024-06-03 04:18
文章标签 树莓 wiringpi

本文主要是介绍树莓派的wiringPi 库,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

转载出处:

http://www.cnblogs.com/lulipro/p/5992172.html

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。

安装

进入  wiringPi的github (https://git.drogon.net/?p=wiringPi;a=summary) 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:

>tar xfz wiringPi-98bcb20.tar.gz   //98bcb20为版本标号,可能不同
>cd wiringPi-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。

复制代码
编译:g++ -Wall -o LEDtest LEDtest.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 -o LEDtest LEDtest.c   -lwiringPi          //使用C语言编程运行:sudo ./LEDtest
复制代码

查看引脚编号表格

使用如下控制台下命令

> gpio readall

 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<wiringPi.h>。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。

 

int wiringPiSetup (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

int wiringPiSetupGpio (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BCM GPIO 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

void pinMode (int pin, int mode)

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

void digitalWrite (int pin, int value)

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
int digitalRead (int pin)

pin:读取的引脚

返回:引脚上的电平,可以是LOW HIGH 之一

读取一个引脚的电平值  LOW  HIGH ,返回
void analogWrite(int pin, int value)

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
int analogRead (int pin)

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

void pwmWrite (int pin, int value)

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)
void pullUpDnControl (int pin, int pud)

 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<iostream>
#include<cstdlib>
#include<wiringPi.h>   const int LEDpin = 1;int main()
{if(-1==wiringPiSetup()){cerr<<"setup error\n";exit(-1);}pinMode(LEDpin,OUTPUT);      for(size_t i=0;i<10;++i){digitalWrite(LEDpin,HIGH); delay(600);digitalWrite(LEDpin,LOW);delay(600);}cout<<"------------bye-------------"<<endl;return 0;   
}

 PWM输出控制LED呼吸灯的例子

#include<iostream>
#include<wiringPi.h>
#include<cstdlib>
using namespace std;const int PWMpin = 1;   //只有wiringPi编号下的1脚(BCM标号下的18脚)支持
void setup();int main()
{setup();int val = 0;int step = 2;while(true){if(val>1024){step = -step;    val = 1024;}else if(val<0){step = -step;val = 0;}pwmWrite(PWMpin,val);val+=step;delay(10);}return 0;
}void setup()
{if(-1==wiringPiSetup()){cerr<<"setup error\n";exit(-1);}pinMode(PWMpin,PWM_OUTPUT);
}

 

时间控制函数

unsigned int millis (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unsigned int,最大可记录 大约49天的毫秒时长。
unsigned int micros (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unsigned int,最大可记录 大约71分钟的时长。
void delay (unsigned int howLong)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unsigned int 类型,最大延时时间可达49天
void delayMicroseconds (unsigned int howLong)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unsigned int 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。

 

int wiringPiISR (int pin, int edgeType,  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<iostream>
#include<wiringPi.h>
#include<cstdlib>
using namespace std;void ButtonPressed(void);
void setup();/********************************/
const int LEDPin = 11;
const int ButtonPin = 1;
/*******************************/int main()
{setup();//注册中断处理函数if(0>wiringPiISR(ButtonPin,INT_EDGE_FALLING,ButtonPressed)){cerr<<"interrupt function register failure"<<endl;exit(-1);}while(1);return 0;
}void setup()
{if(-1==wiringPiSetup()){cerr<<"wiringPi setup error"<<endl;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
void ButtonPressed(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 Posix threads线程库接口来支持并发。

int piThreadCreate(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:
int piThreadCreate (void *(*fn)(void *))
{pthread_t myThread ;return pthread_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:#define PI_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(int keyNum)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:

void piLock (int keyNum)
{
  pthread_mutex_lock (&piMutexes [keyNum]) ;
}

 

piUnlock(int keyNum)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:

void piUnlock (int key)
{
  pthread_mutex_unlock (&piMutexes [key]) ;
}

int piHiPri (int priority)

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 <softPwm.h>

编译时需要添pthread库链接  -lpthread

int softPwmCreate (int pin, int initialValue, int pwmRange)

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
void softPwmWrite (int pin, int value)

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


串口通信

使用时需要包含头文件:#include <wiringSerial.h>

int serialOpen (char *device, int baud)

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

void serialClose (int fd)
fd:文件描述符关闭fd关联的串口
void  serialPutchar (int fd, unsigned char c)

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 (int fd, 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 (int fd, 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 (int fd)

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。
int serialGetchar (int fd)

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。

void serialFlush (int fd)

fd:文件描述符

刷新,清空串口缓冲中的所有可用的数据。

*size_t write (int fd,const void * buf,size_t count)

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 <unistd.h>

当要发送到的数据量过大时,wiringPi建议使用这个函数。

*size_t read(int fd,void * buf ,size_t count);

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 <unistd.h>

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。。。(~ ̄— ̄)~

复制代码
/* 修改 cmdline.txt文件 */
>cd /boot/
>sudo vim cmdline.txt删除【】之间的部分
dwc_otg.lpm_enable=0 【console=ttyAMA0,115200】 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait/*修改 inittab文件 */
>cd /etc/
>sudo vim inittab注释掉最后一行内容:,在前面加上 # 号
#T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100sudo reboot 重启

树莓派作为串口接收方(测试程序):

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<wiringPi.h>
#include<wiringSerial.h>
using namespace std;

void setup();
const int LEDPin = 11;

int main()
{
    setup();
    
    int fd; //Linux 的思想是:将一切IO设备,都看做 文件,fd就是代表串口抽象出来的文件
    
    if((fd = serialOpen("/dev/ttyAMA0",9600))==-1)    //初始化串口,波特率9600
    {
        
        cerr<<"serial open error"<<endl;
        exit(-1);

    }

    while(true)
    {    
        if(serialDataAvail(fd) >= 1)    //如果串口缓存中有数据
        {
            int data = serialGetchar(fd);

            if(data==0)   //接受到51发送的 数据 0
            {
                // close led
                digitalWrite(LEDPin,LOW);
            }
            else if(data==1)  //接受到51发送的 数据 1
            {
                //open led
                digitalWrite(LEDPin,HIGH);
            }
        }
    }
    return 0;
}

void setup()
{
    if(-1==wiringPiSetup())
    {
        cerr<<"set up error"<<endl;
        exit(-1);
    }
    
    pinMode(LEDPin,OUTPUT);
    digitalWrite(LEDPin,HIGH);
}

这篇关于树莓派的wiringPi 库的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1025984

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