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楼主  发表于: 68天前

 友善RK3399/NanoPC-T4开发板wiringPi的C语言访问GPIO外设实例讲解

1 wiringPi简介
wiringPi库最早是由Gordon Henderson所编写并维护的一个用C语言写成的类库,除了GPIO库,还包括了I2C库、SPI库、UART库和软件PWM库等,由于wiringPi的API函数和arduino非常相似,这也使得它广受欢迎。
wiringPi库除了提供wiringPi类库及其头文件外,还提供了一个命令行工具gpio:可以用来设置和读写GPIO管脚,以方便在Shell脚本中控制GPIO管脚。
wiringPi库最初是为BCM2835芯片编写的,现已移植到FriendlyELEC-RK3399平台,目前支持NanoPi M4、NanoPi NEO4、和NanoPC-T4开发板。
当前提供的WiringPi版本:2.44
WiringPi项目主页: http://wiringpi.com
我们同时为FriendlyELEC-RK3399平台提供了wiringPi的Python版本,请前往这里查看: WiringPi-Python for RK3399/zh
2 支持的OS
FriendlyCore
FriendlyDesktop
注:最新版本ROM中已经默认预装 wiringPi,也可以参照本文的方法手动安装
3 支持的开发板
NanoPi M4、NanoPi NEO4、和NanoPC-T4
4 wiringPi在T4/M4/NEO4上的安装
通过ssh,或者串口终端进入开发板的命令行,用以下命令安装:
1.# 删除旧的实现
2.wget http://112.124.9.243:8888/wiringpi/friendlyelec-rk3399/remove_oldversion_wiringPi.sh
3.chmod 755 remove_oldversion_wiringPi.sh
4.sudo ./remove_oldversion_wiringPi.sh
5.# 下载并安装wiringPi for RK3399
6.wget http://112.124.9.243:8888/wiringpi/friendlyelec-rk3399/wiringpi-v2.44-friendlyelec-rk3399.deb
7.sudo dpkg -i  wiringpi-v2.44-friendlyelec-rk3399.deb
4.1 测试安装
通过以下指令可以测试wiringPi是否安装成功:
1.gpio readall
如果安装成功会显示开发板的针脚布局,例如NanoPi M4会显示如下信息:
1.root@NanoPi-M4:~# gpio readall
2. +------+-----+----------+------+ Model  NanoPi-M4 +------+----------+-----+------+
3. | GPIO | wPi |   Name   | Mode | V | Physical | V | Mode |   Name   | wPi | GPIO |
4. +------+-----+----------+------+---+----++----+---+------+----------+-----+------+
5. |      |     |     3.3V |      |   |  1 || 2  |   |      | 5V       |     |      |
6. |      |     | I2C2_SDA |      |   |  3 || 4  |   |      | 5V       |     |      |
7. |      |     | I2C2_SCL |      |   |  5 || 6  |   |      | GND(0V)  |     |      |
8. |   32 |   7 | GPIO1_A0 |  OUT | 0 |  7 || 8  |   | ALT  | GPIO4_C1 | 15  |  145 |
9. |      |     |  GND(0V) |      |   |  9 || 10 |   | ALT  | GPIO4_C0 | 16  |  144 |
10. |   33 |   0 | GPIO1_A1 |   IN | 0 | 11 || 12 | 1 | IN   | GPIO1_C2 | 1   |  50  |
11. |   35 |   2 | GPIO1_A3 |   IN | 0 | 13 || 14 |   |      | GND(0V)  |     |      |
12. |   36 |   3 | GPIO1_A4 |   IN | 0 | 15 || 16 | 0 | IN   | GPIO1_C6 | 4   |  54  |
13. |      |     |     3.3V |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO1_C7 | 5   |  55  |
14. |      |     | UART4_TX |      |   | 19 || 20 |   |      | GND(0V)  |     |      |
15. |      |     | UART4_RX |      |   | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO1_D0 | 6   |  56  |
16. |      |     | SPI1_CLK |      |   | 23 || 24 |   |      | SPI1_CSn |     |      |
17. |      |     |  GND(0V) |      |   | 25 || 26 |   | ALT  | GPIO4_C5 | 11  |  149 |
18. |      |     | I2C2_SDA |      |   | 27 || 28 |   |      | I2C2_SCL |     |      |
19. |      |     | I2S0_LRX |      |   | 29 || 30 |   |      | GND(0V)  |     |      |
20. |      |     | I2S0_LTX |      |   | 31 || 32 |   |      | I2S_CLK  |     |      |
21. |      |     | I2S0_SCL |      |   | 33 || 34 |   |      | GND(0V)  |     |      |
22. |      |     | I2S0SDI0 |      |   | 35 || 36 |   |      | I2S0SDO0 |     |      |
23. |      |     | I2S0I1O3 |      |   | 37 || 38 |   |      | I2S0I2O2 |     |      |
24. |      |     |  GND(0V) |      |   | 39 || 40 |   |      | I2S0I3O1 |     |      |
25. +------+-----+----------+------+---+----++----+---+------+----------+-----+------+
26.root@NanoPi-M4:~#
5 wiringPi示例
将一个Matrix - LED通过连接至开发板,引脚的连接对应如下:


Matrix-LED是一个简单的发光二极管模块。3-Pin 2.54mm排针,V接电源,G接地,S信号通过一个三极管放大控制LED的导通或关闭。您可以向S输出静态的高低电平信号,也可以输出变化的PWM信号,信号电平可以是3.3V或5V。当您向S输出高电平时LED以最大亮度发光,低电平就完全熄灭,可变占空比的PWM信号可以调节发光的亮度。
5.1 工作原理
3-Pin 2.54mm排针,V接电源,G接地,S信号通过一个三极管放大控制LED的导通或关闭。您可以向S输出静态的高低电平信号,也可以输出变化的PWM信号,信号电平可以是3.3V或5V。当您向S输出高电平时LED以最大亮度发光,低电平就完全熄灭,可变占空比的PWM信号可以调节发光的亮度。
5.2 原理图

5.3 实物线路连接图

接下来我们用wiringPi实现一个LED闪烁的例子, 
在代码中使用数字7来操作Pin7这个引脚:
5.4 C语言示例
创建一个C源文件:
1.vi test.c
然后键入如下代码:
1.#include <wiringPi.h>
2.int main(void)
3.{
4.  wiringPiSetup() ;
5.  pinMode (7, OUTPUT) ;
6.  for(;;)
7.  {
8.    digitalWrite(7, HIGH) ;
9.    delay (500) ;
10.    digitalWrite(7,  LOW) ;
11.    delay (500) ;
12.  }
13.}
编译test.c并运行:
1.gcc -Wall -o test test.c -lwiringPi -lwiringPiDev -lpthread -lrt -lm -lcrypt
2.sudo ./test
看到LED灯一闪一闪的,就表示成功了。
5.5 Shell示例
创建一个shell脚本:
1.vi test.sh
然后键入如下代码:
1.LED=7
2.gpio mode $LED out
3.while true; do
4.  gpio write $LED 1
5.  sleep 0.5
6.  gpio write $LED 0
7.  sleep 0.5
8.done
运行脚本:
1.source test.sh
会看到LED闪烁了。
5.6 Python示例
请前往这里查看: WiringPi-Python for RK3399/zh
6 wiringPi 常用API速查
6.1 初始化函数
6.1.1 wiringPiSetup (void)
该函数初始化wiringPi,并假定程序将使用wiringPi的管脚定义图。具体管脚映射,可以通过gpio readall命令来查看。
该函数需要root权限。
6.1.2 int wiringPiSetupGpio(void)
该函数和wiringPiSetup函数类似,区别在于假定程序使用的是CPU的GPIO管脚定义,而没有重新映射。
该函数需要root权限。
6.1.3 int wiringPiSetupPhys (void)
该函数和wiringPiSetup函数类似,区别在于不允许程序使用物理管脚定义,仅支持P1接口。
该函数需要root权限。
6.1.4 int wiringPiSetupSys (void)
该函数初始化wiringPi,使用/sys/class/gpio接口,而不是直接通过操作硬件来实现。
该函数可以使用非root权限用户,在此种模式下的管脚号是CPU的GPIO管脚号,和wiringPiSetupGpio函数类似。
在此种模式下,在运行程序前,您需要通过/sys/class/gpio接口导出要使用的管脚。
你可以在一个独立的shell脚本中来导出将要使用的管脚,或者使用系统的system()函数来调用GPIO命令。
6.2 核心函数
6.2.1 void pinMode (int pin, int mode)
使用该函数可以将某个引脚配置为INPUT(输入) OUTPUT(输出)PWM_OUTPUT(脉冲输出)或者GPIO_CLOCK(时钟)。
在Sys模式下,这个函数没有影响。
你可以通过调用GPIO命令在shell脚本中来设置管脚的模式。
6.2.2 void pullUpDnControl (int pin, int pud)
使用该函数可以设置指定管脚使用上拉或者下拉电阻模式,通常当需要管脚作为输入引脚时,需要设定此项。
不同于Arduino,CPU有内部上拉和下拉电阻这两种模式。
参数pud可以为PUD_OFF(无上拉或下拉电阻)、PUD_DOWN(内部下拉至地线)或者PUD_UP(内部上拉至3.3V)。
该函数在Sys模式下无作用。
如果你需要激活上拉或下拉电阻的话,在启动程序前,可以通过在脚本中调用GPIO命令来实现。
6.2.3 void digitalWrite (int pin, int value)
使用该函数可以向指定的管脚写入HIGH(高)或者LOW(低),写入前,需要将管脚设置为输出模式。
wiringPi将任何的非0值作为HIGH(高)来对待,因此,0是唯一能够代表LOW(低)的数值。
6.2.4 void pwmWrite (int pin, int value)
使用该函数可以将值写入指定管脚的PWM寄存器中,可设置的值为0~1024,其他PWM讴备可能有不同的PWM范围。
当在Sys模式时,该函数不可用来控制板上PWM。
6.2.5 digitalRead(int pin);
使用该函数可以读取指定管脚的值,读取到的值为HIGH(1)或者LOW(0),该值取决于该管脚的逻辑电平的高低。
6.2.6 analogRead (int pin) ;
该函数返回所指定的模拟输入管脚的值。你需要添加额外的模拟模块来使用该函数,比如Gertboard,quick2Wire模拟板等。
6.2.7 analogWrite (int pin, int value) ;
该函数将指定的值写入到指定的管脚。你需要添加额外的模拟模块来使用该函数,比如Gertboard等。
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