#3 라즈베리파이 GPIO LED

//

일시 : 2018.01.09 14:00 ~ 16:00

내용 : 라즈베리파이 하드웨어 장치 제어 시작

​ Sensor Programming

//

• MCU 모듈에 연결해서도 사용 가능

• GPIO

• I2C통신 : 온/습도, 빛 감지, FND(시간)

  ​

GPIO(General Purpose Input/Output)

• General Purpose Input and Output (범용 입/출력 장치)

• 컴퓨터와 주변 장치를 연결하기 위해서는 입출력 인터페이스가 필요.

  컴퓨터는 USB포트, HDMI 포트등을 통해 주변 장치를 연결하고,

  임베디드 시스템에서는 다양한 하드웨어(센서)를 연결하기 위해 GPIO핀들을 제공.

• CPU의 GPIO 핀에 연결되어 있음 -> GPIO 커넥터 셋팅을 통해 장치 제어 가능

• AP(Application Process)는 물리적인 형태를 가지는 IC(Integrated Circuit)로 구현될때 제한된 개수의 핀을 가짐(라즈베리파이3은 40개의 GPIO핀을 제공)

• 핀은 한 순간에 하나의 동작 상태만. (입력, 출력 동시에 X)

• GPIO로 MCU 또는 AP의 입/출력과 동작의 세부 상태를 설정

• 프로그램에서 레지스터를 통해 핀의 상태를 High(전류 흐름) 또는 Low로 설정하여 동작을 발생시킴

• GPIO 커넥터(핀 40개), 파이썬에서는 BCM방식의 핀 번호를 따름

• 버스(Bus) : 디지털 회로에서 통신을 위한 신호선들. Rasp에서 외부 장치와 데이터 입출력을 위한 버스의 종류로는 I2C, SPI, UART가 있음

• UART , 시리얼콘솔을 UART로 연결해서 사용O

  ​

• 0v -> 0

  3.3v ->1 (라즈베리파이의 디지털 입출력핀들은 모두 3.3v로 동작)

• 파이썬에서는 BCM 방식의 핀 번호를 따름

• 라즈베리파이의 정확한 핀의 기능을 확인하려면 gpio readall 명령어로 확인 가능.

  ​

IC (Integrated Circuit) : 직접회로

트랜지스터, 저항, 다이오드 등 많은 회로 부품이 결합되어 있어 전기 회로 내에서 특정한 기능을 수행하도록 만든 회로 부품들의 집합체

GPIO LED

• 가변저항(전자회로에서 저항값을 임의로 바꿀 수 있는 전자 부품)으로 저항을 바꾸면 전류의 크기 변경

  -> 밝기, 음량 조절, 속도 조절 등에 사용

• LED사용하기 위해 CPU에서 14,15핀을 출력상태로 하고 전류를 high로 설정해주면 된다.

• 오실로 스코프로 전류가 흐르는지 확인(신호 값 측정)

  오실로 스코프 : 시간에 따른 입력전압의 변화를 화면에 출력하는 장치. 전기진동이나 펄스처럼 시간적 변화가 빠른 신호를 관측

• GPIO모듈 아래에 setup, output, clean 함수가 있음

• GPIO.setmode(GPIO.BMC)

  => 확장 커넥터의 핀 방식을 BCM방식으로 연결, 셋모드 반드시 필요

• GPIO.setup(led_pin1, GPIO.OUT)

  => setup() 함수 안에서 레지스터 제어, 출력/입력 설정

• False : Low 상태 (전류 x)

  True : High 상태 (전류 o)

  입력상태일 때는 High 인지 Low인지 알 수 없다.

• GPIO.cleanup()

  => 사용된 모든 GPIO의 출력 설정을 초기 설정(입력 상태)로 되돌려주는 함수

• try / finally 구문 : 예외처리. try는 실행, finally는 강제 중지(ctrl+c) 시키면 실행. finally로 되어있으면 error가 있어도 끝까지 실행됨.

실습

1초마다 LED 불이 들어오도록

  import RPi.GPIO as GPIO
  import time
  ​
  GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  ​
  led_pin1 = 14
  led_pin2 = 15
  ​
  GPIO.setup(led_pin1, GPIO.OUT)
  GPIO.setup(led_pin2, GPIO.OUT)
  ​
  try :
      while True:
          GPIO.output(led_pin1, False)
          GPIO.output(led_pin2, False)
          time.sleep(1)
          GPIO.output(led_pin1, True)
          GPIO.output(led_pin2, True)
          time.sleep(1)
  ##ctrl+c로 인터럽트할 때 에러메세지가 나오지 않도록 할 때
  except KeyboardInterrupt:
      pass
  finally:
      print("Cleaning up")
      GPIO.cleanup()

=> 클래스 사용

  
  import RPi.GPIO as GPIO
  import time
  ​
  class LED :
      led_pin1 = 0
      led_pin2 = 0
      
      def __init__(self):
          GPIO.setmode(GPIO.BCM)
  ​
          self.led_pin1 = 14
          self.led_pin2 = 15
  ​
          
      def turnOn(self, pin):
          GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
          GPIO.output(pin, True)
          
      def turnOff(self, pin):
          GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
          GPIO.output(pin, False)
      
  ​
  ​
  led_pin1, led_pin2 = 0, 0
  ​
  try :
      myLED = LED()
      while True:
          myLED.turnOn(myLED.led_pin1)
          myLED.turnOn(myLED.led_pin2)
          time.sleep(1)
          myLED.turnOff(myLED.led_pin1)
          myLED.turnOff(myLED.led_pin2)
          time.sleep(1)
  except KeyboardInterrupt:
      pass
  finally:
      print("Cleaning up")
      GPIO.cleanup()

사용자 값을 입력받아 LED로 2진수 표현하기

  ##0~4까지의 숫자를 입력받아 led로 2진수 표현하기
  import RPi.GPIO as GPIO
  import time
  ​
  class LED:
      
      def __init__(self):
          GPIO.setmode(GPIO.BCM)
          
      def turnOn(self, led_pin):
          GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)
          GPIO.output(led_pin, True)
          
      def turnOff(self, led_pin):
          GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)
          GPIO.output(led_pin, False)
          
  try :
      while True:
          num = int(input("0~3까지의 숫자를 입력하시오 : "))
  ​
          myLed = LED()
          myLed.led_pin1 = 14
          myLed.led_pin2 = 15
          
          if num == 0:
              myLed.turnOff(myLed.led_pin1)
              myLed.turnOff(myLed.led_pin2)
          elif num == 1:
              myLed.turnOff(myLed.led_pin1)
              myLed.turnOn(myLed.led_pin2)
          elif num == 2:
              myLed.turnOn(myLed.led_pin1)
              myLed.turnOff(myLed.led_pin2)
          elif num == 3:
              myLed.turnOn(myLed.led_pin1)
              myLed.turnOn(myLed.led_pin2)
  except KeyboardInterrupt:
      pass
  finally :
      GPIO.cleanup()