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2016/04/02

Raspberry Pi 3の GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法 Raspberry Pi 3の GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法

(ラズパイ3の GPIOに LEDとスイッチを取り付けて Lチカ実験する方法)

Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]






● Raspberry Pi 3 Model Bを遂に購入

 Raspberry Pi3 Model B RPI2 RPI3

 大人気の CPUボードの Raspberry Piに WiFiと Bluetoothが搭載されたモデルが新発売となりました。
 以前から Raspberry Pi 2を買おうかどうか迷っていましたが、Raspberry Pi 3 Model Bの発売を機に購入を決意してラズベリアンになる事にしました。

 ※ ラズパイの OS Raspbianはバージョンが上がる毎に過去の版と OSの内部の作りが変わり、過去に書かれた製作記事(例えば Raspbian Wheezyの時代の記事)がそのままではエラーが出たりして動かない事が有ります。
 ※ 当方のホームページのラズパイ記事は全て Raspberry Pi 3 Model Bと Raspbian Jessieの組み合わせで動作確認をしております。
(ただし、将来的に新しい Raspbian OSが出た場合に、当方の Raspbian Jessieを基にした内容がそのままでは動かない可能性が有ります。)
 ※ 2017/08/16から Raspbian OSは Raspbian Jessieから Raspbian Stretchに変わりました。

Download Raspbian for Raspberry Pi

ちなみに、歴代のバージョンと名称は
Debianコードネーム年月備考
Debian 9Stretch2017/08/16~
Debian 8Jessie2015~2016/02からラズパイ3対応
Debian 7Wheezy2013~2016
Debian 6.0Squeeze2011~2014
Debian GNU/Linux 5.0Lenny2009~2012


● Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法

 Raspberry Pi3の GPIO端子に LEDとタクトスイッチを接続して Lチカ実験を行ないます。

・Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法
Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法
 GPIO 27を入力に設定して内部プルアップを有効にする。
 GPIO 22を出力に設定する。

 ※ LEDの電流制限抵抗として 1kΩを使用しています。最近の LEDは 2mAも流れればかなり明るく光ります。
電流制限抵抗の計算方法
                      電源電圧(V)- LEDの降下電圧(Vf)
電流制限抵抗R(Ω)= -----------------------------------
                             LEDに流したい電流(A)

V = 3.3、Vf = 1.5、A = 0.002(2mA)
でザックリ計算すると
(3.3-1.5) / 0.002 = 900Ω ≒ 1kΩ
電流制限抵抗R = 1kΩとしています。

※一般的な LEDは Vfが 1.5Vですが、白色や青色の LEDは Vfが 3V以上有るので注意が必要です。

・Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法
Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法


・Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法
Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法


・Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法
Raspberry Pi 3 Model Bの GPIOに LEDとスイッチを接続して Lチカする方法


 GPIO27(入力) - GPIO 27を入力に設定して タクトスイッチを接続して入力試験する。
  GPIOの設定で内部プルアップを有効にする。
  タクトスイッチを押していない時は入力値が "1"になる。
  タクトスイッチ押下で入力値が "0"になる。

 GPIO22(出力) - GPIO 22を出力に設定して LEDを接続して点灯試験 Lチカする。
  出力値が "1"の時 LEDは消灯する。
  出力値が "0"の時 LEDは点灯する。
  起動時等で GPIOの設定が入力になっている時は LEDは薄暗く点灯する。

 GPIO制御(LEDチカチカ、Lチカ)

 GPIOの状態を確認
$ gpio -g readall

 GPIO22を出力に指定
$ ls /sys/class/gpio/
$ sudo echo 22 > /sys/class/gpio/export
$ ls /sys/class/gpio/gpio22/

 ↓ 出力に指定
$ sudo echo out > /sys/class/gpio/gpio22/direction
$ sudo echo 1 > /sys/class/gpio/gpio22/value
$ cat /sys/class/gpio/gpio22/value
$ sudo echo 0 > /sys/class/gpio/gpio22/value
$ cat /sys/class/gpio/gpio22/value
$ sudo echo 1 > /sys/class/gpio/gpio22/value
$ sudo echo 0 > /sys/class/gpio/gpio22/value

$ sudo echo 22 > /sys/class/gpio/unexport

 GPIO制御(ボタン入力)

 GPIO27をプルアップ付き入力に指定
$ sudo echo 27 > /sys/class/gpio/export
$ ls /sys/class/gpio/gpio27/

 ↓ 入力に指定
$ sudo echo in > /sys/class/gpio/gpio27/direction
 ↓ BCM内蔵の GPIOのプルアップ指定
$ sudo echo high > /sys/class/gpio/gpio27/direction
$ cat /sys/class/gpio/gpio27/value
1 ← プルアップされているので 1になる

$ cat /sys/class/gpio/gpio27/value
0 ← ボタン押下時は 0になる

※ 上記のコマンドラインでの sysfsに対してのプルアップ指定 sudo echo highやプルダウン指定 sudo echo lowは使えないと言う情報も有ります。
※ Raspbian Version: March 2017ではプルアップ指定に成りませんでした。(上記記事の時代、2016/4には動いて確認したと思ったのですが。下記の WiringPiのプルアップ指定は March 2017版でも問題無く動きました。)
※ pinctrl subsystem ?
https://www.kernel.org/doc/Documentation/pinctrl.txt
https://www.kernel.org/doc/Documentation/gpio/gpio.txt

Enabling Pullup and Pulldown Resistors on The Raspberry Pi
 DT-Overlay device tree overlay法で GPIOのプルアップ指定を行なう方法。

Pull Up and Pull Down Resistors

RPi Low-level peripherals
・Internal Pull-Ups & Pull-Downs
 The GPIO ports include the ability to enable and disable internal pull-up or pull-down resistors (see below for code examples/support of this):

 ・Pull-up is 50 kOhm - 65 kOhm
 ・Pull-down is 50 kOhm - 60 kOhm

※ 3ピンと 5ピンの I2C用の制御線には基板回路上で 1.8kΩでプルアップされているのでスイッチや回路を繋げる場合には要注意。
 1.8kΩはプルアップ抵抗の値としては強力な部類です。(引っ張る力が強い)


 GPIO制御 WiringPi
$ sudo apt-get -y install libi2c-dev

$ git clone git://git.drogon.net/wiringPi
$ cd wiringPi
$ ./build
$ gpio -v
gpio version: 2.32
Copyright (c) 2012-2015 Gordon Henderson
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type: gpio -warranty

Raspberry Pi Details:
  Type: Pi 3, Revision: 02, Memory: 1024MB, Maker: Embest
  * Device tree is enabled.
  * This Raspberry Pi supports user-level GPIO access.
    -> See the man-page for more details
    -> ie. export WIRINGPI_GPIOMEM=1
$ gpio -g mode 18 out
$ gpio -g write 18 1
$ gpio -g read 18

 GPIO制御(LEDチカチカ、Lチカ)
 ↓ GPIO 22を出力に指定
$ gpio -g mode 22 out
$ gpio -g write 22 1
$ gpio -g write 22 0
$ gpio -g write 22 1
$ gpio -g write 22 0

 GPIO制御(ボタン入力)
 ↓ GPIO 27をプルアップ有りの入力に指定
$ gpio -g mode 27 in
 ↓ BCM内蔵の GPIOのプルアップ指定
$ gpio -g mode 27 up
$ gpio -g read 27
1 ← プルアップされているので 1になる

$ gpio -g read 27
0 ← ボタン押下時は 0になる


 ↓ WiringPi BCM内蔵の GPIOのプルダウン指定(今回の Lチカ実験では未使用)
$ gpio -g mode 27 down

 ↓ WiringPi BCM内蔵の GPIOのプルアップ、プルダウンを無しに指定(今回の Lチカ実験では未使用)
$ gpio -g mode 27 tri



● Raspberry Piの Pythonで GPIO制御して Lチカする方法

 Pythonで GPIOを制御する場合は RPi.GPIOを使います。

# 下記は不要(エラーが出る場合はインストール)
# sudo apt-get -y install python-rpi.gpio

nano gpio_test.py
#!/usr/bin/env python

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# GPIO22 = Pin15
GPIO_OUT = 22
# GPIO27 = Pin13
GPIO_INP = 27

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(GPIO_OUT, GPIO.OUT, initial=False)
GPIO.setup(GPIO_INP, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
for i in range(5):
    print GPIO.input(GPIO_INP)
    GPIO.output(GPIO_OUT, True)
    time.sleep(0.5)
    GPIO.output(GPIO_OUT, False)
    time.sleep(0.5)
python gpio_test.py



● Raspberry Piの raspi-gpioで GPIO制御して Lチカする方法

 raspi-gpio

sudo apt-get update
sudo apt-get install raspi-gpio

sudo raspi-gpio get

# pull up
raspi-gpio set 22 pu

# pull down
raspi-gpio set 22 pd

# pull up/down off
raspi-gpio set 22 pn



● Raspberry Piの pigpio libraryで GPIO制御して Lチカする方法

The pigpio library

pigpio

# pull up
pigs pud 4 u

# pull down
pigs pud 4 d

# pull up/down off
pigs pud 4 o



● Raspberry Piのコンソール上で使用する各種コマンド

 Raspberry Piのコンソール上で使用する各種コマンドは下記にまとめました。

2016/03/26
Raspberry Pi 3の Linuxコンソール上で使用する各種コマンドまとめ
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Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

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