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前言

今晚上没啥事（其实作业没写完），就开始折腾树莓派了

我当初买的是树莓派4B(4GB) 版本的套件，东西还是非常全的，店家还送了全套学习资料 + 指导视频，加上一本还算不错的书。

本篇博客，让我们一起来完成第一个实验：双色 LED

学习资料来源于：湖南创乐博智能科技有限公司

本博客仅供参考，请勿转载！

1. 实验器材

  • 装好系统的树莓派开发板 + 电源适配器
  • 面包板 + T 型转接板
  • 40p 软排线
  • 双色 LED
  • 若干跳线

2. 实验原理

将引脚 S（绿色）和中间管脚（红色）链接到面包板的接口上，对树莓派进行编程控制，使 LED 的颜色由红变绿。并利用 PWM 混合成其他颜色。

IMG_20220328_191824

对应接线表格

树莓派 T 型转接板双色 LED
GPI01GPI018S
GPI00GPI017R
GNDGNDGND

实际接线图如下（手机画质也太渣了）

接线图

3. 控制代码

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

树莓派 wiringPi 库：wiringPi 是一个很棒的树莓派 IO 控制库，使用 C 语言开发，提供了丰富的接口：GPIO 控制，中断，多线程，等等

还有 softPwm.h 库：GitHub 链接

本次双色 LED 实验需要用到的就是这两个库，以及 C 语言自带的库函数 stdio.h

代码如下：

c
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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

// LED 初始化
void makerobo_led_Init(void)
{
	softPwmCreate(makerobo_Led_PinRed,  0, 100);
	softPwmCreate(makerobo_Led_PinGreen,0, 100);
}
// 设置LED 亮度PWM调节范围是0x00-0xff
void makerobo_led_ColorSet(uchar r_val, uchar g_val)
{
	softPwmWrite(makerobo_Led_PinRed,   r_val);
	softPwmWrite(makerobo_Led_PinGreen, g_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(); // LED 初始化

	while(1){
		makerobo_led_ColorSet(0xff,0x00);   //红色	
		delay(500);                         //延时500ms
		makerobo_led_ColorSet(0x00,0xff);   //绿色
		delay(500);
		makerobo_led_ColorSet(0xff,0x45);	
		delay(500);
		makerobo_led_ColorSet(0xff,0xff);	
		delay(500);
		makerobo_led_ColorSet(0x7c,0xfc);	
		delay(500);
	}
	return 0;
}

在 wiringPi 库中，可以看到两个函数的使用说明

  • Create 函数相当于初始化针脚
  • Write 函数会更改该管脚的 pwm 值，以达到控制 LED 亮度的目的

光影魔术手拼图

3.1 显示器的 PWM 调光和 DC 调光

如果你有了解过显示器的选购知识，估计听说过显示器的 PWM 调光和 DC 调光。

使用 DC 调光的显示器，屏幕背光将常亮；使用 PWM 调光的显示器，屏幕背光将高速开关来点亮屏幕。只要 PWM 高于一定值，人眼就分辨不出该屏幕的闪烁。当一块显示器使用高频PWM 调光时，我们认为它与 DC 调光没有太大的区别。

但总的来说，使用 DC 调光技术的显示器更加 “护眼”，而使用低频PWM调光的显示器就是极度辣眼睛（这也是有些屏幕在摄像头中会屏闪的原因）

目前主流手机都上了 OLED 屏幕，该屏幕材质普遍使用的是 PWM 调光。部分手机厂家在屏幕设置中推出了 “类 DC 调光选项”，其原理就是用高频 PWM 来模拟 DC 调光。

如果你想了解这方面的知识，可以看看这个视频👉链接

好像 bb 了一些和这个实验没啥关系的内容，赶快回到正题！

胡言乱语

3.2 编译代码

树莓派中有两种方式编译运行我们的代码

3.2.1 直接使用 Geany 编译器内部选项

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效果图

3.2.2 使用 linux 语言

树莓派的系统是基于 linux 的，我们可以使用 linux 中的 gcc 语言来编译这个.c 文件

在本专栏之前的博客中，有介绍过这种方式👉链接

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输入指令，你会发现系统报错显示 delay 函数未定义

c
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undefined reference to `delay`

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这是因为 delay 函数并不是一个 C 语言的库函数我，我们可以在前面自己整一个 delay 函数的原型

第一次使用 Geany 编译的时候并没有报错，这是因为在 Geany 里面已经用生成命令引用了 wiringPi 库

c
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在Geany的build(生成)-->set build commands(设置生成命令）中输入以下指令
gcc -Wall -c "%f" -lwiringPi
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// 延时z毫秒的delay函数
void delay(unsigned int z)
{
    unsigned int i,j;
    for(i=z;i>0;i--)
        for(j=110;j>0;j--)
            ;//利用无意义的for循环来进行延时
}

我们在 linux 控制台中用 cd 打开文件路径后，输入如下指令

c
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1. gcc 01DuoColorLED.c -o GPIO -lwiringPi
2. -lwiringPi选项，链接WiringPi库。

第一条指令是编译程序，生成可执行文件 GPIO

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使用./GPIO 指令来执行此文件

  • 需要注意的是，用这种方法运行程序不太方便终止，你可以去掉 main 函数中的 while 循环，让变色只执行一次。

所以在进行此类开发时，建议直接使用 Geany 编译器，因为它会生成一个前台控制面板，我们可以直接用 ctrl+c 停止程序

image-20220328201858065

奇怪的是，当我运行第一个 Geany 编译器生成的可执行文件时，LED 会正常变色。

但是运行第二个在 linux 控制台生成的 GPIO 文件时，却不能变色。不知道是什么原因

image-20220328201959677

而当我重新用 Geany 编译器编译这份加了 delay 函数定义的代码时，发现这个 delay 函数还是不太行啊！这灯都闪的飞快，真的有 500ms 吗

Screenshot_2022_0328_203447

不过这也不算什么大问题，咱们可以通过调整 delay 函数的定义，和调用参数来控制

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4. 如何在使用面包板的同时使用散热小风扇

原本不使用面包板的时候，小风扇可以插在板载针脚的 2、3位

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但是现在使用了面包板，这整个针脚都被占用了，风扇往哪里插呢？

很简单，使用两根跳线，将风扇与面包板上的 5v 和 GND 链接就行了！

  • 红线接 5V
  • 黑线接 GND

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结语

不管如何，这次实验算是完美完成啦！

这也是我在树莓派上做的第一个实验

如果你想和我一起学习树莓派，那就关注本专栏吧！

欢迎 star 本专栏代码仓库：GITEE 链接

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