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前言

又到了树莓派学习的时候！

关注本专栏，和我一起学习树莓派开发板 30 + 经典实验！

C 语言代码，0 基础剖析！

上一次的实验 001 - 双色 LED 中，虽然我把博客展示了出来，写的好像有模有样的，实际上我对一些函数可谓是丝毫不懂。

但这次不一样了，我把一些函数的基本使用给整明白了！

1. 实验器材

  • 树莓派开发板
  • 40p 软排线 + T 型转接板
  • 跳线一堆
  • RGB 小灯

通过这次试验，我们可以基本了解一下让电脑性能提升 200% 的 RGB 的底层控制

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1.1 树莓派运行库准备

当树莓派需要与外部元件相接时，要用到一些写好的库。如树莓派 wiringPi 库

2. 元件接线

RGBled 模块的电路图如下，其与实物图是对应关系

2.RGB-LED灯模块原理图

IMG_20220401_170249

以下是本次实验的接线图

02_RGB_LED_bb

其实这里我没搞懂这个 5V 是用来干什么的，因为不接好像也没有关系

让我无语的是，去问店家，客服回复是 “原理需要自己学习”

看来还是得靠自己

大胆猜测一下，后续的实验需要更多接 5V 的设备，这个 5V 引线就好比我们每次编写 C 语言都需要用 stdio.h 一样，是一个习惯。

同时解释一下面包板左右两条线的作用：

  • 当你把 GND 用引线接到蓝色 - 线上，此时那一排都是 GND
  • 当你把 5V 用引线接到红色 + 上，红色一排都是 5V 了

这就相当于串联线路

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3. 函数解释

这里需要用到两个函数：softPwmCreate 和 softPwmWrite

上篇博客中我只给出了这两个函数的解释文档（偷懒），这篇博客让我们来真切认识一下这两个函数的作用

以下是函数原型，以及官方解释的翻译

c
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int softPwmCreate (int pin, int initialValue, int pwmRange) ;

这将创建一个软件控制的 PWM 引脚。您可以使用任何 GPIO 引脚，引脚编号将与您使用的 wiringPiSetup() 函数相同。

initialValue 是初始值，如果 pwmRange 使用 100，那么给定引脚的值可以是 0（关闭）到 100（完全打开）之间的任何值。 返回值为 0 表示成功，-1 代表失败。

如果还有其他情况，您应该检查全局 errno 变量，看看哪里出了问题。

c
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void softPwmWrite (int pin, int value) ;

更新给定引脚 pin 上的 PWM 值。该值将被检查是否在范围 pwmRange 内

未通过 softPwmCreate 初始化的管脚将被忽略

后续还有一个 Note：

image-20220401152213011

  • PWM 输出的每个 “周期” 需要 10 毫秒，默认范围值为 100，因此尝试每秒更改 PWM 值超过 100 次将是徒劳的

  • 在 softPWM 模式下激活的每个引脚使用大约 0.5% 的 CPU

  • 目前无法在程序运行时禁用引脚上的 softPWM

  • 您需要保持程序运行以保持 PWM 输出！

3.1 关于 softPwmWrite 的使用问题，大大的疑惑

这里我产生了一个巨大的疑惑，就是 softPwmWrite 函数的第二个参数究竟应该如何使用

这个问题我在 CSDN 的问答区提问了，22.04.01 的 17:00 目前还没有回复👉点我

可以看到下面这位大佬的程序中，是将第二个参数设置到超过了 100

引用自博客 https://www.cnblogs.com/demo-lv/p/14017488.html

image-20220401155259035

而参考资料中，提供的代码也是将 pwm 值设置超过了 100

image-20220401162159482

在查询过一些资料（是真的没有博客提到过这个问题），我找到了 RGB 颜色对照表

这个代码中提供的参数设置，其实是参照 RGB 表来设置的

image-20220401161940549

image-20220401162016625

也就是说，如果想达到混色的效果，你需要利用 softPwmWrite 函数将红绿蓝针脚与 RGB 表中的数值对应进行输出。

但这不就和官方的 pwm 值应该在范围内，且超过 100 的 pwm 值都是无效的，冲突了吗？

QQ图片20220401165426

这个问题先暂时放在这里，蹲一个大佬解释

4. 代码样例

4.1 初始化针脚

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#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>
#include <stdio.h>

#define makerobo_Led_PinRed    0 // 红色LED 管脚
#define makerobo_Led_PinGreen  1 // 绿色LED 管脚
#define makerobo_Led_PinBlue   2 // 蓝色LED 管脚

// LED 初始化
void makerobo_led_Init()
{//第三个参数是range，将pwm设置成100（全开）
	softPwmCreate(makerobo_Led_PinRed,  0, 100);
	softPwmCreate(makerobo_Led_PinGreen,0, 100);
	softPwmCreate(makerobo_Led_PinBlue, 0, 100);
}

你可能会想，为什么这里要把红绿蓝的管脚设置成 0、1、2，实际上这里和面包板的接线是对应的

image-20220401152419702

可以看到，GPIO 0/1/2 分别对应的是 17/18/27，同我们第 2 点中接线图上的针脚位置对应

4.2 颜色参数设置

初始化针脚之后，我们就来设置各个针脚的参数

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// LED 颜色设置
void makerobo_led_Color_Set(uchar r_val, uchar g_val, uchar b_val)
{//对应不同颜色针脚的设置，如果需要红色，就只给红色r_val传对应值
 //给不同颜色输入不同值，达成混色的效果！
	softPwmWrite(makerobo_Led_PinRed,   r_val);
	softPwmWrite(makerobo_Led_PinGreen, g_val);
	softPwmWrite(makerobo_Led_PinBlue,  b_val);
}

//函数使用如下
makerobo_led_Color_Set(0xff,0x00,0x00);   //红色	
delay(500);   //延时500ms，使更改便于观察
makerobo_led_Color_Set(0x00,0xff,0x00);   //绿色
delay(500);                
makerobo_led_Color_Set(0x00,0x00,0xff);   //蓝色
delay(500);

4.3 完整代码及效果演示

下面给出完整代码，以及最终的效果、

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#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>
#include <stdio.h>

#define uchar unsigned char

#define makerobo_Led_PinRed    0 // 红色LED 管脚
#define makerobo_Led_PinGreen  1 // 绿色LED 管脚
#define makerobo_Led_PinBlue   2 // 蓝色LED 管脚

// LED 初始化
void makerobo_led_Init()
{//第三个参数是range，将pwm设置成100（全开）
	softPwmCreate(makerobo_Led_PinRed,  0, 100);
	softPwmCreate(makerobo_Led_PinGreen,0, 100);
	softPwmCreate(makerobo_Led_PinBlue, 0, 100);
}
// LED 颜色设置
void makerobo_led_Color_Set(uchar r_val, uchar g_val, uchar b_val)
{//对应不同颜色针脚的设置，如果需要红色，就只给红色r_val传对应值
 //给不同颜色输入不同值，达成混色的效果！
	softPwmWrite(makerobo_Led_PinRed,   r_val);
	softPwmWrite(makerobo_Led_PinGreen, g_val);
	softPwmWrite(makerobo_Led_PinBlue,  b_val);
}


int main()
{
    //初始化连接失败时，将消息打印到屏幕
	if(wiringPiSetup() == -1){
		printf("setup wiringPi failed !");
		return 1; 
	}
	makerobo_led_Init();
	
	int n=0;
	printf("请输入循环周期的次数>");
	scanf("%d",&n);//输入循环周期的次数
	while(n--)
	{
		makerobo_led_Color_Set(0xff,0x00,0x00);   //红色	
		delay(500);   //延时500ms，使更改便于观察
		makerobo_led_Color_Set(0x00,0xff,0x00);   //绿色
		delay(500);                   
		makerobo_led_Color_Set(0x00,0x00,0xff);   //蓝色
		delay(500);

		makerobo_led_Color_Set(0xff,0xff,0x00);   //黄色
		delay(500);                 
		makerobo_led_Color_Set(0xff,0x00,0xff);   //粉色
		delay(500);     
		makerobo_led_Color_Set(0xff,0xff,0xff);   //白色
		delay(500);       

		makerobo_led_Color_Set(0x94,0x00,0xd3);   //紫色
		delay(500);
		makerobo_led_Color_Set(0x76,0xee,0x00);   //偏黄色
		delay(500);
		makerobo_led_Color_Set(0x00,0xc5,0xcd);	  //淡蓝色
		delay(500);
	}
	
	//最后循环结束时，关闭LED（如果不这么设置，LED灯会停留在最后一个颜色）
	makerobo_led_Color_Set(0x00,0x00,0x00);	//参数都为0,相当于关灯
	delay(500);//如果不延时，效果无法展示出来
	
	return 0;
}

使用树莓派 Geany 编译器，三板斧点起来

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最后的结果如下图～～RGB 小灯变色循环成功！

Screenshot_2022_0331_220207

4.4 Linux-GCC 编译器指令

Geany 已经可以很好地执行我们的程序了，但它未免有点太 easy 了，点几下按钮就能搞定

我们来试试需要敲语句的 GCC 编译器

首先依旧是用 cd 打开源文件的目录

plaintext
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2
cd 打开源文件存放的目录
ls 列出当前文件路径下的所有文件

使用 wiringPi 库和 softPWM 库需要加上两个指令

  • wiringPi 库对应：-lwiringPi
  • softPWM 库对应：-lpthread

在 linux 的 gcc 中使用 delay 函数需要调用另外一个头文件 <unistd.h>

c
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gcc -Wall 02rgbled.c -o TEST -lwiringPi -lpthread

如果没有报错的话，那就是编译成功了，再次 ls 可以看到多出来了一个 TEST 可执行文件

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plaintext
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./TEST 执行TEST文件

可以看到程序正常运行了！

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结语

第二个树莓派实验也做完啦！

虽然还有问题没有解决，但我还是很开心的

如果对你有帮助，还请点个大大的👍！有什么问题可以评论区提出来哦

通往大佬的路非常漫长……

QQ图片20220401165548