摘要：本章将简介在树莓派上面通过shell，sysfs，bcm2835，wiringPi，python等不同的编程方式点亮一个LED灯。
树莓强的大之处不单单的英文因为它的英文一个卡式电脑，更重要的是个引出GPIO，可以通过编程控制GPIO 管脚输出高低电平。学过51 单片机的孩童第一个程序就是点亮一个LED 灯，从此就点亮我们的人生，从此code 奸我千百遍，我待代码如初见。今天我们就来探讨一下树莓派点亮一个LED 灯的n 种方法。章开始我们将教大家如何在树莓派编程，在学习树莓派编程前，你需要一块树莓扩展板。本教程是WaveShare设计的Pioneer600扩展板为例。Pioneer600扩展板包括了GPIO，I2C， SPI，Serial等接口的器件，是学习树莓派编程很好的扩展板。关于Pioneer600扩展的详细资料看网站。
1.通过shell 脚本操作GPIO
- 进入GPIO 目录
cd /sys/class/gpio
- 运行ls命令查看gpio 目录中的内容，可以查看到导出gpiochip0 unexport三个文件
sudo ls
- GPIO 操作接口从内核空间暴露到用户空间
*执行该操作之后，该目录下会增加一个gpio26 文件echo 26 > export
- 进入GPIO26 目录，该目录由上一步操作产生
cd gpio26
- 运行ls 查看gpio26目录中的内容，可查看到如下内容
- active_low方向边缘电源子系统的uevent值
sudo ls
- 设置GPIO26 为输出方向
echo out > direction
- BCM_GPIO26 输出逻辑高亮度，LED 点亮
echo 1 > value
- BCM_GPIO26 输出逻辑同轴，LED 熄灭
echo 0 > value
- 返回上一级目录
cd
- 注销GPIO26 接口
echo 26 > unexport
注：回波命令为打印输出，相当于Ç语言的的printf函数的功能，> 符号为IO 重定向符号，IO 重定向是指改变的Linux 。标准输入和输出的默认设备，指向一个用户定义的设备例如回波20> export 便是把20 写入到export 文件中
我们可以编写成shell脚本的形式运行
vi led.sh
用vi新建led.sh文件，添加如下程序并保存退出。
#! /bin/bash
echo Exporting pin $1
echo $1 > /sys/class/gpio/export
echo Setting direction to out.
echo out > /sys/class/gpio/gpio$1/direction
echo Setting pin $2
echo $2 > /sys/class/gpio/gpio$1/value
echo sleep 0.2s
echo $1 > /sys/class/gpio/unexport
修改文件属性，使文件放置。
chmod +x led.sh
程序第一句可能表明这个是一个bash shell文件，通过/ bin / bash程序执行。
$ 1代表第一个参数，$ 2代表第二个参数，执行如下两个命令可点亮和熄灭LED（Pioneer600扩展板LED1接收树莓派BCM编码的26号管脚）。
sudo ./led.sh 26 1
sudo ./led.sh 26 0
2.通过sysfs方式操作GPIO
通过上面的操作，我们可以发现在linux系统中，读写设备文件即可操作对应的设备。所以说在linux的世界，一切的都是文件。下面我们可以通过C语言读写文件的方式操作GPIO 。
vi led.c
使用vi新建led.c文件，添加如下程序并保存退出。
cpp代码：
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define IN 0
#define OUT 1
#define LOW 0
#define HIGH 1
#define POUT 26
#define BUFFER_MAX 3
#define DIRECTION_MAX 48
static int GPIOExport(int pin)
{
char buffer[BUFFER_MAX];
int len;
int fd;
fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "Failed to open export for writing!\n");
return(-1);
}
len = snprintf(buffer, BUFFER_MAX, "%d", pin);
write(fd, buffer, len);
close(fd);
return(0);
}
static int GPIOUnexport(int pin)
{
char buffer[BUFFER_MAX];
int len;
int fd;
fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "Failed to open unexport for writing!\n");
return(-1);
}
len = snprintf(buffer, BUFFER_MAX, "%d", pin);
write(fd, buffer, len);
close(fd);
return(0);
}
static int GPIODirection(int pin, int dir)
{
static const char dir_str[] = "in\0out";
char path[DIRECTION_MAX];
int fd;
snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", pin);
fd = open(path, O_WRONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "failed to open gpio direction for writing!\n");
return(-1);
}
if (write(fd, &dir_str[dir == IN ? 0 : 3], dir == IN ? 2 : 3) < 0) {
fprintf(stderr, "failed to set direction!\n");
return(-1);
}
close(fd);
return(0);
}
static int GPIORead(int pin)
{
char path[DIRECTION_MAX];
char value_str[3];
int fd;
snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);
fd = open(path, O_RDONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "failed to open gpio value for reading!\n");
return(-1);
}
if (read(fd, value_str, 3) < 0) {
fprintf(stderr, "failed to read value!\n");
return(-1);
}
close(fd);
return(atoi(value_str));
}
static int GPIOWrite(int pin, int value)
{
static const char s_values_str[] = "01";
char path[DIRECTION_MAX];
int fd;
snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);
fd = open(path, O_WRONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "failed to open gpio value for writing!\n");
return(-1);
}
if (write(fd, &s_values_str[value == LOW ? 0 : 1], 1) < 0) {
fprintf(stderr, "failed to write value!\n");
return(-1);
}
close(fd);
return(0);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int i = 0;
GPIOExport(POUT);
usleep(500 * 100);
GPIODirection(POUT, OUT);
for (i = 0; i < 20; i++) {
GPIOWrite(POUT, i % 2);
usleep(500 * 1000);
}
GPIOUnexport(POUT);
return(0);
}
编译并执行程序
gcc led.c -o led
sudo ./led
如果没有意外，我们可以看到接到BCM编码的26号管脚的LED,闪烁10次后自动退出程序。
以上第一条命令是使用gcc编译器将led.c源文件，编译成led可执行文件，在目录下面我们可以发现编程后生产的led可执行文件。我们也可以编写Makefile文件,下次直接运行make命令即可编译程序。
vi Makefile
使用vi 新建Makefile文件，添加以下代码并保存退出。
led:led.c
gcc led.c -o led
clean:
rm led
运行以下命令即可编译led.c程序
make
运行以下命令即可删除编译产生的可执行文件led
make clean
余下教程都为方便解说都是运行gcc 命令编译程序，如果想编写Makefile文件可查看Pioneer600示例程序。
关于sysfs操作GPIO方式，详情请参考以下网站：https://bitbucket.org/xukai871105/rpi-gpio-sysfs
