Difference between revisions of "WiringNP: NanoPi NEO/NEO2/Air GPIO Programming with C/zh"

Revision as of 06:26, 2 December 2016

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。

2 WiringNP简介

wiringPi库最初是为BCM2835芯片编写的，后被爱好者移植到Allwinner H3平台，针对NanoPi的wiringPi衍生版本其项目命名为WiringNP，目前支持NanoPi M1和NanoPi NEO开发板, 最初版本是由网友wertyzp提供的版本。

WiringNP项目主页: https://github.com/friendlyarm/WiringNP

3 WiringNP的安装

通过ssh，或者串口终端进入开发板的命令行，从 github 上下载WiringNP代码并编译安装:

git clone https://github.com/friendlyarm/WiringNP
cd WiringNP/
chmod 755 build
./build

3.1 测试安装

WiringNP包括一套gpio命令，使用gpio命令可以控制NanoPi上的各种接口，通过以下指令可以测试WiringNP是否安装成功:

gpio readall

如果安装成功会显示NanoPI的IO图，例如NanoPI M1会显示如下信息：

root@FriendlyARM:~# gpio readall
 +-----+-----+----------+------+---+-NanoPI M1+---+------+----------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name   | Mode | V | Physical | V | Mode | Name     | wPi | BCM |
 +-----+-----+----------+------+---+----++----+---+------+----------+-----+-----+
 |     |     |     3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v       |     |     |
 |  12 |   8 |    SDA.0 | ALT5 | 0 |  3 || 4  |   |      | 5V       |     |     |
 |  11 |   9 |    SCL.0 | ALT5 | 0 |  5 || 6  |   |      | 0v       |     |     |
 | 203 |   7 |   GPIO.7 |  OUT | 0 |  7 || 8  | 0 | ALT5 | TxD3     | 15  | 198 |
 |     |     |       0v |      |   |  9 || 10 | 0 | ALT5 | RxD3     | 16  | 199 |
 |   0 |   0 |     RxD2 | ALT5 | 0 | 11 || 12 | 0 | OFF  | GPIO.1   | 1   | 6   |
 |   2 |   2 |     TxD2 |  OFF | 0 | 13 || 14 |   |      | 0v       |     |     |
 |   3 |   3 |     CTS2 |  OFF | 0 | 15 || 16 | 0 | OFF  | GPIO.4   | 4   | 200 |
 |     |     |     3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | OFF  | GPIO.5   | 5   | 201 |
 |  64 |  12 |     MOSI | ALT4 | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v       |     |     |
 |  65 |  13 |     MISO | ALT4 | 0 | 21 || 22 | 0 | ALT5 | RTS2     | 6   | 1   |
 |  66 |  14 |     SCLK | ALT4 | 0 | 23 || 24 | 0 | ALT4 | CE0      | 10  | 67  |
 |     |     |       0v |      |   | 25 || 26 | 0 | OFF  | GPIO.11  | 11  | 17  |
 |  19 |  30 |    SDA.1 | ALT4 | 0 | 27 || 28 | 0 | ALT4 | SCL.1    | 31  | 18  |
 |  20 |  21 |  GPIO.21 |  OFF | 0 | 29 || 30 |   |      | 0v       |     |     |
 |  21 |  22 |  GPIO.22 |  OFF | 0 | 31 || 32 | 0 | OFF  | RTS1     | 26  | 7   |
 |   8 |  23 |  GPIO.23 |  OFF | 0 | 33 || 34 |   |      | 0v       |     |     |
 |  16 |  24 |  GPIO.24 | ALT4 | 0 | 35 || 36 | 0 | OFF  | CTS1     | 27  | 13  |
 |   9 |  25 |  GPIO.25 |  OFF | 0 | 37 || 38 | 0 | OFF  | TxD1     | 28  | 15  |
 |     |     |       0v |      |   | 39 || 40 | 0 | ALT4 | RxD1     | 29  | 14  |
 +-----+-----+----------+------+---+----++----+---+------+----------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name   | Mode | V | Physical | V | Mode | Name     | wPi | BCM |
 +-----+-----+----------+------+---+-NanoPI M1+---+------+----------+-----+-----+
 
 +-----+----NanoPI M1 Debug UART---+----+
 | BCM | wPi |   Name   | Mode | V | Ph |
 +-----+-----+----------+------+---+----+
 |     |     |       0v |      |   | 41 |
 |     |     |       5v |      |   | 42 |
 |   4 |  32 |   GPIO.4 | ALT5 | 0 | 43 |
 |   5 |  33 |   GPIO.5 | ALT5 | 0 | 44 |
 +-----+-----+----------+------+---+----+

4 NanoPi M1的GPIO在WiringNP上编码方式

在上一章节gpio readall命令得到的列表中，Physical这一列显示的NanoPI M1的物量引脚编号，从1~40，
而 wPi 这一列代表的是 WiringNP 操作这个引脚时需要使用的编号，这种编号方式非常方便编程，下图是NanoPi M1的所有引脚编码：

5 WiringNP示例

将一个Matrix - LED通过连接至NanoPi M1，像下图这样：

其中，引脚的连接对应如下：

Matrix-LED	NanoPi M1
S	Pin7
V	Pin4
G	Pin6

接下来我们用WiringNP实现一个LED闪烁的例子,
首先通过命令gpio readall可以看到物理引脚Pin7所对应的wPi编号是7，所以接下来在代码中使用数字7就可以操作这个引脚。

5.1 C语言示例

创建一个C源文件：

vi test.c

然后键入如下代码:

#include <wiringPi.h>
int main(void)
{
  wiringPiSetup() ;
  pinMode (7, OUTPUT) ;
  for(;;)
  {
    digitalWrite(7, HIGH) ;
    delay (500) ;
    digitalWrite(7,  LOW) ;
    delay (500) ;
  }
}

编译test.c并运行：

gcc -Wall -o test test.c -lwiringPi -lpthread
./test

看到LED灯一闪一闪的，就表示成功了。

5.2 Shell示例

创建一个shell脚本：

vi test.sh

然后键入如下代码:

LED=7
gpio mode $LED out
while true; do
  gpio write $LED 1
  sleep 0.5
  gpio write $LED 0
  sleep 0.5
done

运行脚本：

source test.sh

会看到LED闪烁了。

6 WiringNP 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）。
在NanoPi M1上，内部上拉和下拉电阻有接近100KΩ。
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。

@@ Line 141: / Line 141: @@
 === 初始化函数 ===
 ==== wiringPiSetup (void) ====
-该函数初始化wiringPi，幵假定程序将使用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。<br />
 该函数需要root权限。
 ==== int wiringPiSetupGpio(void) ====
-该函数不wiringPiSetup函数类似，区别在亍假定程序使用的是Broadcom的GPIO管脚定义，而没有重新映射。
+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。<br />
-该函数需要root权限，需要注意v1和v2版本的树莓派是不同的。
+该函数需要root权限。
 ==== int wiringPiSetupPhys (void) ====
-该函数不wiringPiSetup函数类似，区别在不允许程序使用物理管脚定义，仅支持P1接口。
+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。<br />
 该函数需要root权限。
 ==== 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Broadcom的GPIO管脚号，不wiringPiSetupGpio函数类似，需要注意v1和v2板子的不同。
+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。<br />
-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。
+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。<br />
+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。<br />
+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。
 === 核心函数 ===
+==== 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）。<br />
+在Sys模式下，这个函数没有影响。<br />
+你可以通过调用GPIO命令在shell脚本中来设置管脚的模式。
+==== 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。<br />
+不同于Arduino，CPU有内部上拉和下拉电阻这两种模式。<br />
+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）。<br />
+在NanoPi M1上，内部上拉和下拉电阻有接近100KΩ。<br />
+该函数在Sys模式下无作用。<br />
+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。
+==== 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。<br />
+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。
+==== 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。<br />
+当在Sys模式时，该函数不可用来控制板上PWM。<br />
+==== 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。<br />
+==== 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。<br />
+==== 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。<br />

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1 WiringPi简介

2 WiringNP简介

3 WiringNP的安装

3.1 测试安装

4 NanoPi M1的GPIO在WiringNP上编码方式

5 WiringNP示例

5.1 C语言示例

5.2 Shell示例

6 WiringNP 常用API速查

6.1 初始化函数

6.1.1 wiringPiSetup (void)

6.1.2 int wiringPiSetupGpio(void)

6.1.3 int wiringPiSetupPhys (void)

6.1.4 int wiringPiSetupSys (void)

6.2 核心函数

6.2.1 void pinMode (int pin, int mode)

6.2.2 void pullUpDnControl (int pin, int pud)

6.2.3 void digitalWrite (int pin, int value)

6.2.4 void pwmWrite (int pin, int value)

6.2.5 digitalRead(int pin);

6.2.6 analogRead (int pin) ;

6.2.7 analogWrite (int pin, int value) ;

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