jetson nano GPIO控制說明

文章目錄

• 一.GPIO介紹
• 二.安裝GPIO庫
• • python庫
  • C++庫
• 三.幾種常用的通信協定
• • UART
  • PWM
  • I2C
  • I2S
  • SPI
• 四.控制函數說明
• • python（[參考](https://pypi.org/project/Jetson.GPIO/)）
  • C++
• 五.例程

一.GPIO介紹

GPIO（General Purpose Input Output）通用輸入輸出。有時候我們會簡稱為“IO口”。GPIO口在智能硬體開發中是一個比較重要的概念，使用者可以通過GPIO口和硬體進行資料互動(如UART)，控制硬體工作(如LED、蜂鳴器等),讀取硬體的工作狀态信号（如中斷信号）等。Jetson TX1、TX2、AGX Xavier和Nano開發闆包含一個40針GPIO接頭，類似于樹莓派中的40針接頭。可以使用Jetson GPIO library包中提供的Python庫或者C++庫控制這些GPIO的數字輸入和輸出。該庫與Raspberry Pi的RPi.GPIO庫具有相同的API，以便提供将在Raspberrry Pi上運作的應用程式移動到Jetson闆的簡單方法。

GPIO四種模式:

• BOARD
• BCM
• CVM
• TEGRA_SOC

提示:四種模式可以分為兩組：BOARD和BCM一組，CVM和TEFRA_SOC一組。其中,前兩種源于RPi.GPIO library，是以Jetson Nano的引腳對照和樹莓派一緻,大家再開發學習時,可以參照樹莓派.

二.安裝GPIO庫

python庫

1. jetson nano原版本系統自帶，但是也可以直接pip安裝或者官網下載下傳源代碼安裝

   # pip直接安裝
   sudo pip install Jetson.GPIO
   
   # 或者下載下傳代碼進行安裝
   sudo python3 setup.py install
   
              

2. 設定使用者權限，為了使用Jetson GPIO庫，必須首先設定正确的使用者權限/組。建立新的gpio使用者組。然後将使用者添加到新建立的組中。

   sudo groupadd -f -r gpio
   sudo usermod -a -G gpio your_user_name
              

   通過将99-gpio.rules檔案複制到rules.d目錄來安裝自定義udev規則。
   • 如果是将源代碼下載下傳到Jetson.GPIO：

     sudo cp lib/python/Jetson/GPIO/99-gpio.rules /etc/udev/rules.d/
                

   • 如果是使用pip安裝的Jetson.GPIO，則在虛拟環境中使用pip：

     sudo cp venv/lib/pythonNN/site-packages/Jetson/GPIO/99-gpio.rules /etc/udev/rules.d/
                

3. 最後需要通過運作以下指令重新啟動或重新加載udev規則：

   sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger
              

C++庫

1. 從官網克隆代碼

   git clone https://github.com/pjueon/JetsonGPIO
              

2. 建立建構目錄并将目錄更改為該目錄。

   cd JetsonGPIO
   mkdir build && cd build
              

3. 配置cmake

   cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr -DBUILD_EXAMPLES=ON
   # 參數選項說明
   -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr # 選擇基礎安裝目錄
   -DBUILD_EXAMPLES=ON # 選擇建立samples
              

4. 建構以及安裝庫

三.幾種常用的通信協定

上面介紹了什麼是GPIO口以及如何安裝 GPIO庫，但是我們還不能立即去使用。我們還得再了解一下幾個常用的通信協定，這樣我們才能愉快的使用。

UART

UART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）是一種非常常見的接口或協定，幾乎在每台計算機或微處理器上都可以找到它，中文我們一般稱為通用異步收發傳輸器，也稱其為RS-232标準。該協定是全雙工協定，它也是一種包括特定通信的電子、機械和實體特性的全面标準。當在總線上發送資料時，資料電平需要轉換成适合RS-232總線的電平，在總線上傳輸器發送不斷變化的電壓。高于3V的電壓值即為邏輯0，而低于-3V的電壓值即為邏輯1，-3~3V之間的電壓值被稱為不确定狀态。

很多傳感器在其輸出引腳上都能使用UART通信協定，我們就可以使用這些傳感器與我們的樹莓派和Nano通信。

PWM

PWM(Pulse Width Modulation)脈沖寬度調制（簡稱脈寬調制，通俗的講就是調節脈沖的寬度），是電子電力應用中非常重要的一種控制技術 。簡單的說，PWM就是在一個周期内，控制高電平多長時間，低電平多長時間PWM有非常廣泛的應用，比如直流電機的無極調速，開關電源、逆變器等。

I2C

I2 C（Inter-Integrated Circuit）是一種用兩條連線工作的半雙工協定,隻要發送端在發送資料，接收端就隻能監聽而不能發送資料，相反也是如此。市面上有一些帶有I2C接口的16×2字元點陣LCD顯示器子產品，我們可以寫一下程式在這塊螢幕上顯示。

I2S

I2S（Inter-IC Sound, Integrated Interchip Sound）是飛利浦在1986年定義（1996年修訂）的數字音頻傳輸标準，用于數字音頻資料在系統内部器件之間傳輸，例如編解碼器CODEC、DSP、數字輸入/輸出接口、ADC、DAC和數字濾波器等。

SPI

SPI（Serial Peripheral Interface）串行外圍裝置接口是一種全雙工短距單主裝置通信協定，與UART不同，它是一種同步通信協定。SPI簡單的連接配接方式之一是單主從連接配接，如圖所示。一般來說，總共有4條資料線，分别是時鐘（SCLK）、主入從出 （Master In Slave Out，MISO）、主出從入 （Master Out Slave In，MOSI）以及片選（CS）。

注意：NVIDIA Jetson Nano的GPIO口輸入的電壓為3.3v,大家確定輸入電壓不要超過3.3V，否則你的闆子可能會壞。

四.控制函數說明

python（參考）

1. 設定GPIO的引腳定義

   GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
   # or
   GPIO.setmode(GPIO.BCM)
   # or
   GPIO.setmode(GPIO.CVM)
   # or
   GPIO.setmode(GPIO.TEGRA_SOC)
              

2. 消除警告
3. 設定一個引腳的模式

   GPIO.setup(channel, GPIO.IN) # 引腳設定為輸入
   GPIO.setup(channel, GPIO.OUT) # 引腳設定為輸出
   GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH) # 帶初始化的引腳定義
   
   # 同時設定多個引腳的定義
   channels = [18, 12, 13]
   GPIO.setup(channels, GPIO.OUT)
              

4. 讀取引腳的值
5. 設定引腳的值
6. 清除所有引腳的設定

   GPIO.cleanup() #清除所有引腳的值
   GPIO.cleanup([chan1, chan2]) #清除部分引腳的值
              

7. 設定中斷

   #第二個參數指定要檢測的邊緣，可以是GPIO.RISING、GPIO.FALLING或GPIO.BOTH。
   #如果您隻想将等待時間限制為指定的時間，可以選擇設定逾時：
   GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO.RISING)
   GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO.RISING, timeout=500)
              

8. 事件檢測

   GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING)
   run_other_code()
   if GPIO.event_detected(channel):
       do_something()
              

9. 事件回調函數

   def callback_one(channel):
       print("First Callback")
   
   def callback_two(channel):
       print("Second Callback")
   
   GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING)
   GPIO.add_event_callback(channel, callback_one)
   GPIO.add_event_callback(channel, callback_two)
              

C++

1. cmake連結庫

   find_package(JetsonGPIO)
   target_link_libraries(mytarget JetsonGPIO)
              

2. 程式導入庫

   #include <JetsonGPIO.h>
   using namespace GPIO;
              

3. 設定GPIO的引腳定義

   GPIO::setmode(GPIO::BOARD);
   // or
   GPIO::setmode(GPIO::BCM);
   // or
   GPIO::setmode(GPIO::CVM);
   // or
   GPIO::setmode(GPIO::TEGRA_SOC);
              

4. 消除警告
5. 設定一個引腳的模式

   GPIO::setup(channel, GPIO::IN);
   GPIO::setup(channel, GPIO::OUT);
   GPIO::setup(channel, GPIO::OUT, GPIO::HIGH);
              

6. 讀取引腳的值
7. 設定引腳的值
8. 清除所有引腳的設定
9. 設定中斷

   #第二個參數指定要檢測的邊緣，可以是GPIO.RISING、GPIO.FALLING或GPIO.BOTH。
   #如果您隻想将等待時間限制為指定的時間，可以選擇設定逾時：
   GPIO::wait_for_edge(channel, GPIO::RISING);
              

10. 事件檢測

    // set rising edge detection on the channel
    GPIO::add_event_detect(channel, GPIO::RISING);
    run_other_code();
    if(GPIO::event_detected(channel))
        do_something();
               

11. 事件回調函數

    // you can also use callbacks witout any argument
    void callback_one() 
    {
        std::cout << "First Callback" << std::endl;
    }
    
    void callback_two() 
    {
        std::cout << "Second Callback" << std::endl;
    }
    
    GPIO::add_event_detect(channel, GPIO::RISING);
    GPIO::add_event_callback(channel, callback_one);
    GPIO::add_event_callback(channel, callback_two);
               

五.例程

import Jetson.GPIO as GPIO
import time
led_pin = 7
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)
try:

    while 1:
        print("on")
        GPIO.output(led_pin, GPIO.HIGH)
        time.sleep(2)
        print("off")
        GPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)
        time.sleep(2)

except KeyboardInterrupt:
    GPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)
    GPIO.cleanup()
print("done")