6.4　控制GPIO输出

通过前几节的学习，我们已经知道GPIO引脚可以发送一个数字输出信号到外部设备上，本节将介绍如何在Python程序中控制输出信号。

6.4.1　硬件连接

LED是一种常用、廉价和高效的光源，其灯泡长腿为正极，短腿为负极。使用LED的方式需要格外注意，如果将其直接连接到高于1.7V的电源上，会产生一个非常大的电流，导致LED（甚至树莓派）损坏。通常情况下，为LED配备一个串联电阻，使流经LED的电流限制在特定的数值上，从而对LED和为其供电的GPIO引脚提供保护。

树莓派的GPIO引脚只能提供3mA或16mA左右的电流，对于LED来说，只要流经的电流大于1mA就足以发光，电流越大，亮度则越高。

在连接硬件设备前，先切断树莓派的电源。用跳线连接树莓派GPIO的1号与6号引脚，1号引脚输出3.3伏电压连接面包板的正极，串联一个470Ω的色环电阻，再将LED正极插入。LED负极插入面包板负极，6号引脚连接的跳线与其连接形成闭环。如图6.10所示。

完成连接后为树莓派通电开机，LED同时点亮。除了能直接点亮LED，还能通过GPIO控制LED开关，先切断树莓派电源，连接树莓派GPIO的1号引脚的跳线改为连接11号引脚，如图6.11所示，最后为树莓派通电开机，之前点亮的LED此时不会发光，在下一节将会使用Python控制该LED发光。

图6.10　直接连接LED接线

图6.11　GPIO控制LED接线

6.4.2　测试GPIO输出

上一节我们已经完成了硬件连接，如图6.11所示，分别将树莓派的11号引脚（GPIO17）和6号引脚（Gound）连接到面包板上，接下来只需要通过Python的RPi.GPIO模块控制树莓派的11号引脚信号为高电平可以点亮LED，变为低电平时可以熄灭LED。

编写Python代码有两种方式，第一种是直接在树莓派的终端输入python3（前提是已经安装过Python3），然后再输入具体的代码控制LED开关，其优点是可以手动控制引脚信号。具体代码如下：

 
     import RPi.GPIO as GPIO
     GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
     GPIO.setup(11, GPIO.OUT)

在上面的代码中，首先引入RPi.GPIO模块，然后设置GPIO的编程方式为BOARD，即使用物理引脚的方式，最后设置11号物理引脚负责输出电压。下一步可以通过output()方法来控制电平的高低以此来点亮或者熄灭LED。在终端输入下面代码点亮一个LED：

 
     GPIO.output(11, GPIO.HIGH)

同理，如果要熄灭该LED，只需要将11号物理引脚输出低电平即可，具体代码如下：

 
     GPIO.output(11, GPIO.LOW)

通过上面两行代码来回切换运行即可以看到LED的开启和关闭，最后在结束前一定要使用cleanup()方法将GPIO端口重置为中性，具体设置如下：

 
     GPIO.cleanup()

通过Ctrl+D快捷键（Ctrl+C快捷键为强制中止）可以退出Python的shell编程模式。另一种编写Python代码的方式是新建一个py文件，在文件中先写好具体的业务代码，然后使用Python运行这个文件。可以在桌面上新建一个blingbling.py文件，然后使用树莓派自带的Python IDE工具Thonny打开该文件，添加如下代码：

【实例6.1】点亮一个LED（实例位置：资源包\Code\06\01）

可以直接在Thonny编辑器中运行这个文件，或者在终端中使用下面命令运行该文件：

 
     sudo python3 blingbling.py

程序运行时，可以看到LED点亮或熄灭，20s后程序自动结束。同样也可以使用模块的PWM功能实现该需求，具体代码如下：

【实例6.2】使用PWM点亮一个LED（实例位置：资源包\Code\06\02）

运行程序后，树莓派在GPIO 11上以1Hz的频率开始发送PWM信号，然后开始一个无限的循环并且不做任何的业务处理，当使用Ctrl+C快捷键中止操作时，程序捕捉到KeyboardInterrupte错误，从而停止PWM，最后释放引脚。

使用PWM功能时，由于start()方法指定了占空比（范围从1～100），在发送PWM信号后，程序就可以释放出来，从而避免资源紧张，GPIO 11持续的发送PWM信号，直到停止。 sKW7e0zYIPPBZ0/rruZlXQF5ldEXwXJLKkfUjc9a92TxyQ/3wLijmFM7kic8dXSF