0 - GPIO sans les outils Wiring PI

On peut utiliser les GPIO avec Sysfs  mais il va être plus facile d'utiliser les librairies et les outils de WiringPi.

Système de fichier appelé sysfs

/sys/class/gpio

#Selectionner GPIO 17

echo 17 > /sys/class/gpio/export

#direction du port out/in

echo out > /sys/class/gpio/gpio17/direction

#allumer la led

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio17/value

#eteindre la led

echo 0 > /sys/class/gpio/gpio17/value

#!/bin/bash

GPIO=17

# Exporter le GPIO

echo $GPIO > /sys/class/gpio/export

# Configurer en sortie

echo out > /sys/class/gpio/gpio$GPIO/direction

while true; do

    # Allumer

    echo 1 > /sys/class/gpio/gpio$GPIO/value

    sleep 1

    # Éteindre

    echo 0 > /sys/class/gpio/gpio$GPIO/value

    sleep 1

done

 1 - GPIO avec Wiring Pi

GPIO  , General Purpose Input Output

1-1 WiringPI installation

nous allons installer wiringPi de Gordon

https://github.com/WiringPi/WiringPi

ou sur linux3

/Data/Outils_Logiciels/Linux/RaspiOS/2022/wiringpi

WiringPI-master.zip

scp 2gxxxxx@linux3.local:/Data/Outils_Logiciels/Linux/RaspiOS/2022/wiringpi/WiringPi-master.zip . 

votre login et non pas 1gxxxxx 

il est préférable de travailler dans un répertoire Works de votre compte

unzip WiringPi-master.zip

cd WiringPi-master

raspi@rpiPROF:~/Works/WiringPi-master $ ls

build           debian-template  gpio        People     update     wiringPi

COPYING.LESSER  devLib           INSTALL     pins       VERSION    wiringPiD

debian          examples         newVersion  README.md  version.h

raspi@rpiA10:~/wiringpi/WiringPi-master $ 

sudo ./build

on peut tester man gpio pour valider le travail

1-2 Utilisation GPIO17 en sortie (OUT)

Gpio  : donner la définition de GPIO

Tester votre led sur le +3.3V (on ne sait jamais ,elle est peut être grillées ou a l'envers !

la commande pinout permet d'avoir un rappel des broches du RPI

albert@workboot:~ $ pinout

,--------------------------------.

| oooooooooooooooooooo J8     +====

| 1ooooooooooooooooooo        | USB

|                             +====

|      Pi Model 3B  V1.2         |

|      +----+                 +====

| |D|  |SoC |                 | USB

| |S|  |    |                 +====

| |I|  +----+                    |

|                   |C|     +======

|                   |S|     |   Net

| pwr        |HDMI| |I||A|  +======

`-| |--------|    |----|V|-------'

Revision           : a02082

SoC                : BCM2837

RAM                : 1024Mb

Storage            : MicroSD

USB ports          : 4 (excluding power)

Ethernet ports     : 1

Wi-fi              : True

Bluetooth          : True

Camera ports (CSI) : 1

Display ports (DSI): 1

J8:

   3V3  (1) (2)  5V    

 GPIO2  (3) (4)  5V    

 GPIO3  (5) (6)  GND   

 GPIO4  (7) (8)  GPIO14

   GND  (9) (10) GPIO15

GPIO17 (11) (12) GPIO18

GPIO27 (13) (14) GND   

GPIO22 (15) (16) GPIO23

   3V3 (17) (18) GPIO24

GPIO10 (19) (20) GND   

 GPIO9 (21) (22) GPIO25

GPIO11 (23) (24) GPIO8 

   GND (25) (26) GPIO7 

 GPIO0 (27) (28) GPIO1 

 GPIO5 (29) (30) GND   

 GPIO6 (31) (32) GPIO12

GPIO13 (33) (34) GND   

GPIO19 (35) (36) GPIO16

GPIO26 (37) (38) GPIO20

   GND (39) (40) GPIO21

For further information, please refer to https://pinout.xyz/

Instructions Shell pour piloter facilement la led (tester les connections )

gpio -g mode 17 out  #pour mettre le gpio17 en sortie 

gpio -g write 17 1   #allume la led

gpio -g write 17 0   #eteint la led

man gpio  #toujours utile

gpio -g blink 17

pour arrêter , ctrl c , stop le 'blink' ! 

on peut surveiller ce qui se passe sur les gpio (s) et voir clignoter la led !

avec un autre terminal lancer la commande suivante :

watch -n 0.1 gpio readall

Exemple d'un programme blink de GPIO17  (animation)

La fonction GPIO utilise le driver GPIO, pour ceux qui veulent approfondir la connaissance.

Mr Blaes  nous explique ici le fonctionnement de ce drivers 

gestion des gpio avec SYSFS:

https://www.blaess.fr/christophe/2012/11/26/les-gpio-du-raspberry-pi/

2 - Code sous RPi (Blink)

La led qui clignote est le "bonjour le monde" en  version pour l' électronicien .

On utilisera les leds avec un résistor de limitation de courant comprise entre 300 Ohms et 1kOhms. Cette valeur n'étant pas critique , mais il faut la mettre pour ne pas surcharger le GPIO.

4-1 Shell avec la commande GPIO

Avec une led rouge dans un premier temps.

En vous rappelant de vos cours en Shell faire clignoter la led a 0,5Hz  (periode  2 secondes)

Exemple de code , boucle sans fin :

le rendre exécutable et le tester 

blink.sh  :

#!/bin/bash

gpio -g mode 17 out  #pour mettre le gpio17 en sortie 

while (true)

do

gpio -g write 17 1   #allume la led

sleep 1

gpio -g write 17 0   #eteint la led

sleep 1

done

rappel !!     ctrl C  , pour interrompre le script.

2-1-1  Ajouter une led verte

Pour avancer nous allons :

Ajouter une led sur gpio27  .

Et faire un code en shell qui alterne les 2 leds à la fréquence 0,5Hz

2-1-2  Le Relais ILS ou reed

wikipedia relais reed

Sur le GPIO27 on va placer le relais reed qui quand on a pas l'aimant voit un 1 (3.3V)

et une résistance de rappel au 3.3V   est nécessaire  

Attention le GPIO27 devient une entrée!

2-1-3 script shell

Ecrire un code en BASH SHELL qui allume la led quand l'aimant est à coté du relais REED et eteint si loin..

3- En Python

C'est nouveau ok !!  (et vu ou a voir en cours) 

Attention en Python  , Début et Fin { } en C .. est réalisé par l'indentation .

A l'aide de ces tutos

https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/python/README.md

https://www.framboise314.fr/la-saga-blink-un-raspberry-pour-faire-clignoter-une-led/

https://raspberrypihq.com/making-a-led-blink-using-the-raspberry-pi-and-python/

Ecrire un code en python qui fait clignoter alternativement la led rouge et la verte.  (blink.py)

La librairie  gpiozero  est installée avec Raspbian .

Exemple de blink en python3

4- En Langage c

Écrire un code en C qui fait le Blink , utiliser wiringpi

Utilisation de la libraire  wiring pi

Attention par exemple le GPIO17 devient le numéro 0 avec  WiringPi

On retrouve ces numéros avec la commande vu en 5 , gpio readall 

Le librairie wiringpi est déjà installée sous Raspbian

Ecrire un code en C qui fait clignoter alternativement la led rouge et la verte. (blink)

5- IN/OUT  en c

pi@nas:~ $ gpio readall

 +-----+-----+---------+------+---+---Pi 3B--+---+------+---------+-----+-----+

 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |

 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+

 |     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     |

 |   2 |   8 |   SDA.1 |   IN | 1 |  3 || 4  |   |      | 5v      |     |     |

 |   3 |   9 |   SCL.1 |   IN | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     |

 |   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN | 1 |  7 || 8  | 0 | IN   | TxD     | 15  | 14  |

 |     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | IN   | 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 |   IN | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     |

 |   9 |  13 |    MISO |   IN | 0 | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  |

 |  11 |  14 |    SCLK |   IN | 0 | 23 || 24 | 1 | IN   | CE0     | 10  | 8   |

 |     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | IN   | 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 | ALT5 | 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 3B--+---+------+---------+-----+-----+

Nous donne l'état des GPIO

6-1 Ecrire un code qui recopie l'état de GPIO17 sur GPIO27 en C avec wiringpi

Tester et valider votre câblage sous shell. puis passer au programme.

7 - GPIO en ZOOM

7-1 Pull UP et Pull Down

En Shell la fonction gpio

gpio -g mode 27 in # pour mettre en entrée

gpio -g mode 27 down # pull down

        mode <pin> <mode>

              Set  a pin into input, output or pwm mode. Can also use the lit‐

              erals up, down or tri to set the internal pull-up, pull-down  or

              tristate (off) controls.

Des résistances internes au SOC sont disponible pour être Pull UP ou Pull Down

En C la fonction 

• pullUpDnControl( pin  , ordres );

pin est le numéro de broche.

ordres :

PUD_DOWN : mettre la pin en pull Down

PUD_UP : mettre la pin en pull Up

PUD_OFF : aucun rappel . (tri state)

7-1-1 Tester le code précédent (GPIO17 recopie sur GPIO27) en supprimant la résistance externe, en programmant la bonne résistance de rappel en interne du SOC.

7-2  PWM  

Toutes les broches ne gèrent pas la PWM voir image ci-dessus.

Pulse Width Modulation. wikipedia

en shell :

Tester avec une led sur le GPIO18  la fonction PWM

avec man gpio  regarder comment faire de la PWM sur RPi

Ecrire un code faisant varier la luminosité de led sur GPIO18 de rien au maximum.

gpio -g mode 18 pwm

for i in $(seq 0 1024);do gpio -g pwm 18 $i;done;

gpio -g pwm 18 0

gpio -g pwm 18 512

gpio -g pwm 18 1024

Expliquer chacune des lignes

en C:

https://github.com/WiringPi/WiringPi/blob/master/examples/pwm.c

Que fais ce programme , expliquer .

Donnez l'algorithme de ce dernier.

7-3 gpio wfi 

Déclenchement sur front montant, front descendant , et interruption

Donner un code utilisant cette fonction

en shell:

on va travailler sur le GPio17

en shell:

gpio -g mode 17 in

gpio -g wfi 17 rising

avec un bouton poussoir (ou un fil) GPio17  ayant une résistance de pull up , faire un front descendant et que se passe t'il ?

gpio -g wfi 17 falling  

a quoi sert cette fonction ?

7-4 En langage C , interruption avec le GPIO

https://raspberrypi.pagesperso-orange.fr/dossiers/18-00.htm

https://www.siloged.fr/docs/raspberry/index.html?interruption.html

• int wiringPiISR (int pin, int edgeType,  void (*function)(void)) 

This function registers a function to received interrupts on the specified pin. The edgeType parameter is either INT_EDGE_FALLING, INT_EDGE_RISING, INT_EDGE_BOTH or INT_EDGE_SETUP. If it is INT_EDGE_SETUP then no initialisation of the pin will happen – it’s assumed that you have already setup the pin elsewhere (e.g. with the gpio program), but if you specify one of the other types, then the pin will be exported and initialised as specified. This is accomplished via a suitable call to the gpio utility program, so it need to be available.

En résumé plus simple :

INT_EDGE_RISING (0 à 1), INT_EDGE_FALLING (1 à 0) ou INT_EDGE_BOTH (les deux).

ou rien INT_EDGE_SETUP

/ * Copyright (c) 2013 Gordon Henderson.

// La patte générant les interruptions est associée à la patte 11 du connecteur du RaspBerry

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <errno.h>

#include <stdlib.h>

#include <wiringPi.h>

#define        BUTTON_PIN        0 //PIN 0  = GPIO17

static volatile int globalCounter = 0 ; //on utilise un compteur d'évènements

// la procedure recevant les interruptions. Placer ici le code de traitement

void myInterrupt (void)

{

 ++globalCounter ;//Dans cet exemple on ne fait qu'incrémenter un compteur

}

// main

int main (void)

{

 int myCounter = 0 ;

 if (wiringPiSetup () < 0)

 { //la bibliothèque n'a pas pu s'initialiser

   fprintf (stderr, "Unable to setup wiringPi: %s\n", strerror (errno)) ;

   return 1 ;

 }

 if (wiringPiISR (BUTTON_PIN, INT_EDGE_FALLING, &myInterrupt) < 0)

 { //ici on associe la procedure à la patte qui déclenche l'évènement

   fprintf (stderr, "Unable to setup ISR: %s\n", strerror (errno)) ;

   return 1 ;

 }

 for (;;)

 {

   printf ("Waiting ... ") ;

fflush (stdout) ;//

       //on attend que quelque chose se passe (que global counter changer ce qui signifie qu'un evènement est        //arrivé

   while (myCounter == globalCounter)

     delay (100) ;

   printf (" Done. counter: %5d\n", globalCounter) ;

   myCounter = globalCounter ;

 }

 return EXIT_SUCCESS ;

}

Tester et comprenez ce programme en C

Donner le pseudo code 

attention a bien compiler avec la lib -lwiringPi

Résistance de rappelle  interne.

en shell:

rappel de niveau haut:

gpio -g mode 17 up  

rappel de niveau bas:

gpio -g mode 17 down

et de aucun   (troisième état tri-state )

gpio -g mode 17 tri

8-  Piloter les GPIO par le WEB

site a suivre qui donne une solution!

GPIO17 et WEB

Installer le serveur web apache et php sur votre rpi. Tester et valider

petit projet :

Ecrire un code qui va permettre d'allumer une led ou de l’éteindre

PHP est capable d’exécuter une script , python ou Shell ou un exécutable.

Installations sous raspbian

sudo apt update && sudo apt install apache2 && sudo install php

Tester et valider le serveur web en locale et le php en ligne.

Exemple d'application qui allume ou éteint la LED sur GPIO17

Eviter de lancer un processus bloquant (pas de boucle infinie)

En Php il existe la  fonction system pour exécuter des commandes ou des scripts.

https://developer.mozilla.org/fr/docs/Web/HTML/Element/Input/button

9 - En Rust

installer Rust:

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

On dispose de cargo

dans Works/Rust

on va créer un projet RUST blink 

cargo new blink

cd blink

on va ajouter une librairie (crate)

rppal 

pour ce faire il faut ajouter ces lignes , dans Cargi.toml

albert@workboot:~/Works/Rust/blink $ cat Cargo.toml 

[package]

name = "blink"

version = "0.1.0"

edition = "2021"

[dependencies]

rppal = "0.13"  # Vérifie la dernière version sur crates.io"0.13"

[dependencies]

rppal = "0.13"  # Vérifie la dernière version sur crates.io

le source rust:  blink/src/mains.rs 

use rppal::gpio::Gpio;

use std::thread::sleep;

use std::time::Duration;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {

        // Initialisation du GPIO

     let gpio = Gpio::new()?;

     let mut pin = gpio.get(17)?.into_output(); // Remplace 17 par ton numéro de pin

        //             // Boucle blink

    loop {

            pin.set_high(); // Allume

            sleep(Duration::from_secs(1));

            pin.set_low(); // Éteint

            sleep(Duration::from_secs(1));

         }

}

et dans le projet 

cargo build 

et on obtient un executable en RUST de notre blink

albert@workboot:~/Works/Rust/blink/target/debug $ ls

blink  blink.d  build  deps  examples  incremental

albert@workboot:~/Works/Rust/blink/target/debug $ 

./blink 

et on doit constater la broche 17 qui fait clignoter notre LED !