GPIOへの出力・GPIOデータの読み取り

GPIO(General Purpose Input/Output)を使えば,デジタル電圧(3.3 V or 0 V)をIOピンに出力したり,IOピンのデジタル値(3.3 V or 0 V)を読み取ったりできる.
RaspberryPiのピンヘッダーのアサインは下のようになっている.

LEDを光らせてみる(GPIO出力)

GPIOのピン番号は上の図をみても,左図と右図で名前が異なっていて,間違えやすい.
ここでは,左図の命名規則を使う.

下図のように,GPIO0にLEDと抵抗を直列に接続する.
(LEDにGPIOの電圧を直接投入すると,電流が流れすぎて破壊するので,電流制限のために抵抗を入れる.100Ω以上ならOK)



次に,プログラムからGPIOを扱うためのソフトウェア(wireingPi)をインストールする.
git でソースを持ってくる. まずは,適当なディレクトリ(例:~/source/gpio/wiringPi)を作ってそこに移動する.
 mkdir ~/source/gpio
 cd ~/source/gpio
 git clone git://git.drogon.net/wiringPi
 cd wiringPi
 ./build
エラーがでなければ, gpio readall と入力してみると,ピンの状態が表示される.
$ gpio readall
 +-----+-----+---------+------+---+-Pi ZeroW-+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     |
 |   2 |   8 |   SDA.1 | ALT0 | 1 |  3 || 4  |   |      | 5v      |     |     |
 |   3 |   9 |   SCL.1 | ALT0 | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     |
 |   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN | 1 |  7 || 8  | 1 | ALT5 | TxD     | 15  | 14  |
 |     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | ALT5 | RxD     | 16  | 15  |
 |  17 |   0 | GPIO. 0 |   IN | 0 | 11 || 12 | 0 | IN   | GPIO. 1 | 1   | 18  |
 |  27 |   2 | GPIO. 2 |   IN | 0 | 13 || 14 |   |      | 0v      |     |     |
 |  22 |   3 | GPIO. 3 |   IN | 0 | 15 || 16 | 0 | IN   | GPIO. 4 | 4   | 23  |
 |     |     |    3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO. 5 | 5   | 24  |
 |  10 |  12 |    MOSI | ALT0 | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     |
 |   9 |  13 |    MISO | ALT0 | 0 | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  |
 |  11 |  14 |    SCLK | ALT0 | 0 | 23 || 24 | 1 | OUT  | CE0     | 10  | 8   |
 |     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | OUT  | CE1     | 11  | 7   |
 |   0 |  30 |   SDA.0 |   IN | 1 | 27 || 28 | 1 | IN   | SCL.0   | 31  | 1   |
 |   5 |  21 | GPIO.21 |   IN | 1 | 29 || 30 |   |      | 0v      |     |     |
 |   6 |  22 | GPIO.22 |   IN | 1 | 31 || 32 | 0 | IN   | GPIO.26 | 26  | 12  |
 |  13 |  23 | GPIO.23 |   IN | 0 | 33 || 34 |   |      | 0v      |     |     |
 |  19 |  24 | GPIO.24 |   IN | 0 | 35 || 36 | 0 | IN   | GPIO.27 | 27  | 16  |
 |  26 |  25 | GPIO.25 |   IN | 0 | 37 || 38 | 0 | IN   | GPIO.28 | 28  | 20  |
 |     |     |      0v |      |   | 39 || 40 | 0 | IN   | GPIO.29 | 29  | 21  |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+-Pi ZeroW-+---+------+---------+-----+-----+ 
この表で,Nameの欄がGPIOの名前であり,Physicalと書いてあるところが,物理的なピン番号.
ModeのところでINとなっているのは入力,OUTが出力.ALT0等となっているのは,I2C,UART,SPIなどの機能に割り当てられているピン
プログラムする上で重要なのは,BCMの欄になる.
プログラムからピンを扱う場合には,BCM番号をつかってやる.つまり,例えばGPIO.1にアクセスする場合にはBCM番号18を使用する.

コマンドラインからGPIOを操作

gpio -g mode 18 out とすると,GPIO.1(つまり,BCM=18)を出力にできる.(gpio readallしてみればわかる)
gpio -g write 18 1 でGPIOにHighレベルを出力できる.(3.3Vが出力される = LEDが光る)
逆に, gpio -g write 18 0 で,0Vとなる.

プログラミング

ログイン

ホストPC(Raspberry piと同じネットワークに接続)から
ssh [IP アドレス]
してログインする.
IPアドレスは,前回の方法で調べる.

ソースコード

main.c
#include 
#include 

#define GPIO_ON 1
#define GPIO_OFF 0

#define PIN_LED 18	 LEDにつながっているピン番号(BCM番号18 => GPIO.1) 

int main(int argc, char* argv[]){
	int i;

	if( wiringPiSetupGpio() == -1 ){		 GPIOの初期化 
		printf("GPIO Init error\n");
		return -1;
	}

	pinMode( PIN_LED,  OUTPUT );  ピンを出力に設定 

	digitalWrite( PIN_LED, GPIO_OFF );   0 Vを出力 

	for(i=0; i<5; i++){
		sleep(1);
		digitalWrite( PIN_LED, GPIO_ON );   3.3 Vを出力 

		sleep(1);
		digitalWrite( PIN_LED, GPIO_OFF );
	}
	
	pinMode( PIN_LED,  INPUT );  最後にピンを入力に戻す(使わない時は入力にしておく方がよい) 
}
コンパイルは,
gcc -o led_0 main.c -lwiringPi
でできる.

Makefile

今後のために,Makefileを作る.
Makefileがあると,"make"と打つだけでコンパイルが出きるようになる.
最も簡単なMakefile
led_0:main.c   led_0 は main.cに依存していますよ. 
    gcc -o led_0 main.c -lwiringPi   led_0をコンパイルする場合には,このコマンドを実行する 

ちょっと高度なバージョン
OBJS=main.o		オブジェクトファイル (ファイルの拡張子.c を .oに変えたもの) 
LIBS=wiringPi 必要なライブラリ  
BIN=led_0      実行ファイル名

.c.o:   .c から .o を作るための規則 
	gcc -c $<   このコマンドを実行する $< は依存ファイル(この例だと なんとか.c) 

${BIN}:${OBJS}  led_0を作るためには,main.o が必要(このmain.oは上の規則で,main.cから自動的に作られる) 
	gcc -o ${BIN} ${OBJS} -l${LIBS} 


Read Switch