Matrix - LED/zh

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1 介绍

LED

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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。

2 特性

• GPIO或PWM控制，3.3/5V电平，亮度通过PWM可调
• 体积小巧
• 2.54mm排针接口
• PCB尺寸（mm）：8x24

• 引脚说明:

名称	描述
S	GPIO
V	电源5V
G	地

3 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。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• nanopi分支用于支持NanoPi；
• nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
• tiny4412分支用于支持Tiny4412；
• raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库

$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-LED和NanoPi 2：

连接说明：

Matrix-LED	NanoPi
S	Pin7
V	Pin4
G	Pin6

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-LED对应的测试程序为matrix-led。

5.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-LED的测试程序。

$ matrix-led

运行效果如下：

可以看到LED在不停地闪烁。

5.4 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{
    int ledPin = GPIO_PIN1; 
    int i = 0;
    int ret = -1;
 
    if ((ret = exportGPIOPin(ledPin)) == -1) {   
        printf("exportGPIOPin(%d) failed\n", ledPin);
    }
    if ((ret = setGPIODirection(ledPin, GPIO_OUT)) == -1) {
        printf("setGPIODirection(%d) failed\n", ledPin);
    }
 
    for (i = 0; i < LED_BLINK_TIMES; i++) {
        if (i % 2) {
            ret = setGPIOValue(ledPin, GPIO_HIGH);
        } else {
            ret = setGPIOValue(ledPin, GPIO_LOW);
        }
        if (ret == -1) {
            printf("setGPIOValue(%d) failed\n", ledPin);
        }
        printf("LED blinking times %d\n", i);
        sleep(1);
    }
    unexportGPIOPin(ledPin);
    return 0;
}

6 与NanoPi连接使用

6.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器，参考wiki: NanoPi & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi内核源代码并编译:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage，重新制作SD卡即可。

6.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-LED和NanoPi：

连接说明：

Matrix-LED	NanoPi
S	Pin7
V	Pin4
G	Pin6

6.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc.4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-LED对应的测试程序为matrix-led。

6.4 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-LED的测试程序。

$ matrix-led

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

6.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{
    int ledPin = GPIO_PIN1; 
    int i = 0;
    int ret = -1;
 
    if ((ret = exportGPIOPin(ledPin)) == -1) {   
        printf("exportGPIOPin(%d) failed\n", ledPin);
    }
    if ((ret = setGPIODirection(ledPin, GPIO_OUT)) == -1) {
        printf("setGPIODirection(%d) failed\n", ledPin);
    }
 
    for (i = 0; i < LED_BLINK_TIMES; i++) {
        if (i % 2) {
            ret = setGPIOValue(ledPin, GPIO_HIGH);
        } else {
            ret = setGPIOValue(ledPin, GPIO_LOW);
        }
        if (ret == -1) {
            printf("setGPIOValue(%d) failed\n", ledPin);
        }
        printf("LED blinking times %d\n", i);
        sleep(1);
    }
    unexportGPIOPin(ledPin);
    return 0;
}

7 与Tiny4412连接使用

7.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

7.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-LED和Tiny4412：

连接说明：

Matrix-LED	Tiny4412
S	GPIO1 S
V	GPIO1 5V
G	GPIO1 GND

7.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到tiny4412分支

$ cd matrix
$ git checkout tiny4412

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-LED对应的测试程序为matrix-led。

7.4 运行测试程序

将带有UbuntuCore系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到Tiny4412的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入Tiny4412，上电启动，在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-LED的测试程序。

$ matrix-led

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。

7.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv) 
{
    int ledPin = GPIO_PIN1; 
    int i = 0;
    int ret = -1;
 
    if ((ret = exportGPIOPin(ledPin)) == -1) {   
        printf("exportGPIOPin(%d) failed\n", ledPin);
    }
    if ((ret = setGPIODirection(ledPin, GPIO_OUT)) == -1) {
        printf("setGPIODirection(%d) failed\n", ledPin);
    }
 
    for (i = 0; i < LED_BLINK_TIMES; i++) {
        if (i % 2) {
            ret = setGPIOValue(ledPin, GPIO_HIGH);
        } else {
            ret = setGPIOValue(ledPin, GPIO_LOW);
        }
        if (ret == -1) {
            printf("setGPIOValue(%d) failed\n", ledPin);
        }
        printf("LED blinking times %d\n", i);
        sleep(1);
    }
    unexportGPIOPin(ledPin);
    return 0;
}