Raspberry Pi – LED点滅

1 概要
2 要点
3 回路図
4 回路組み立て
5 テスト
- 5.1 コマンドライン
- 5.2 スクリプト
6 接続を反対にする

概要

SunFounderのDa Vinciキットを買ったので、まずLED点滅から勉強。実行の主要部分を強調するため一部簡略化した。流れは以下の通り。

LEDと保護抵抗を直列に繋ぎ、アノード側を電源ライン、カソード側をGPIO17に接続
- GPIO17がHIGH (3.3V)のときは電源電圧とバランスしてLEDが消灯
- GPIO17がLOW (0V)の時は電流が流れてLEDが点灯
MicoroPythonで、GPIO17のHIGH/LOWをタイマーでウェイトさせながら切替え

要点

GPIOを制御するライブラリーRPi.GPIOをGPIOの名前でインポート
GPIO.setmode(GPIO.BCM)でBCMナンバリングモードに設定
GPIO.setup(ピン番号, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)でGPIO17を出力に設定し、初期レベルをHIGH (LED消灯)に設定
GPIO.output(ピン番号, GPIO.HIGH/LOW)で電圧レベルを切替え
キーボード割込みにtry～except KeyboardInterrupt～を利用
終了時にGPIO.cleanup()でリソースを解放

回路図

LEDのアノード側に220Ωの抵抗を介して3V3 (3.3V)へ、カソード側はGPIO17に繋ぐ。DavinciのLEDの定格電流は不明だが20mAとすると、この回路の場合はi = 3.3/220で15mAで定格内に納まっている。

回路組み立て

ブレッドボードにGPIO拡張ボードを挿し、Raspiと接続。

テスト

コマンドライン

RaspiのThonnyを立ち上げ、コマンドラインで以下を実行していく。

まずライブラリーのインポート。

>>> import RPi.GPIO as GPIO

1	>>> import RPi.GPIO as GPIO

エラーが出ず無事にインポートされたので、次はGPIOのモードをBCMにセット。

>>> GPIO.setmode(GPIO.BCM)

1	>>> GPIO.setmode(GPIO.BCM)

LEDのピン番号をBCMの17にセット。

>>> led = 17

1	>>> led = 17

GPIO17を出力用にし、初期値をHIGH (3.3V)にセット。

>>> GPIO.setup(led, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

1	>>> GPIO.setup(led, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

GPIO17の電圧レベルをLOW (0V)にセットし、LEDの点灯を確認。

>>> GPIO.outpu(led, GPIO.LOW)

1	>>> GPIO.outpu(led, GPIO.LOW)

GPIO17の電圧レベルをHIGHにセットし、LEDの消灯を確認。

>>> GPIO.output(led, GPIO.LOW)

1	>>> GPIO.output(led, GPIO.LOW)

スクリプト

とりあえず以下のスクリプトでLEDの点滅を確認。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

led_cathode = 17
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(led_cathode, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

while True:
    GPIO.output(led_cathode, GPIO.LOW)
    time.sleep(0.5)
    GPIO.output(led_cathode, GPIO.HIGH)
    time.sleep(0.5)

import RPi.GPIO as GPIO

import time

led_cathode = 17

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(led_cathode, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

while True:

GPIO.output(led_cathode, GPIO.LOW)

time.sleep(0.5)

GPIO.output(led_cathode, GPIO.HIGH)

time.sleep(0.5)

CTRL-Cでキーボード割込みがあったときに安全に終了するための処理を導入。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# Define that LED cathode is connected to GPIO17
led_cathode = 17

# Define a GPIO setup function
def setup():
    # Set the GPIO mode to BCM numbering
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    # Set LED pin (GPIO17) to output and initial level to Hith (3.3V)
    GPIO.setup(led_cathode, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

# Define a destroy function for safe ending
def destroy():
    # Turn off LED
    GPIO.output(led_cathode, GPIO.HIGH)
    # Release resource
    GPIO.cleanup()

# Define a main function for LED blinking process
def main():
    while True:
        # Turn on LED and wait 0.5sec
        GPIO.output(led_cathode, GPIO.LOW)
        time.sleep(0.5)
        # Turn off LED and wait 0.5sec
        GPIO.output(led_cathode, GPIO.HIGH)
        time.sleep(0.5)

# Setup GPIO
setup()
# Excecute main process with keyboard interrupt exception
try:
    # Execute main process
    main()
# Quit process when CTRL-C is pressed
except KeyboardInterrupt:
    # Cleanup before end process
    destroy()

import RPi.GPIO as GPIO

import time

# Define that LED cathode is connected to GPIO17

led_cathode = 17

# Define a GPIO setup function

def setup():

# Set the GPIO mode to BCM numbering

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# Set LED pin (GPIO17) to output and initial level to Hith (3.3V)

GPIO.setup(led_cathode, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

# Define a destroy function for safe ending

def destroy():

# Turn off LED

GPIO.output(led_cathode, GPIO.HIGH)

# Release resource

GPIO.cleanup()

# Define a main function for LED blinking process

def main():

while True:

# Turn on LED and wait 0.5sec

GPIO.output(led_cathode, GPIO.LOW)

time.sleep(0.5)

# Turn off LED and wait 0.5sec

GPIO.output(led_cathode, GPIO.HIGH)

time.sleep(0.5)

# Setup GPIO

setup()

# Excecute main process with keyboard interrupt exception

try:

# Execute main process

main()

# Quit process when CTRL-C is pressed

except KeyboardInterrupt:

# Cleanup before end process

destroy()

SunFounderサイトではsetup()以下をif __name__ == '__main__':ブロックの中に入れているが、これはこのファイルが直接実行されたことを確認するためのもの

if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

if __name__ == '__main__':

setup()

try:

main()

except KeyboardInterrupt:

destroy()

接続を反対にする

左記の回路ではLEDのアノード側に3.3Vを供給し、カソードを接続したGPIO17でHIGHの時にLED消灯、LOWの時にLED点灯とした。

一方、以下のようにアノード側の抵抗をGPIO17に接続し、カソードをGNDに接続しても動作させることができる。この場合、GPIO17がHIGHでLED点灯、LOWでLED消灯となる。

コードは以下の通り。GPIO.setup()ではinitialのデフォルトがGPIO.LOWとして明示的に指定していない。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

led_anode = 17

def setup():
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(led_anode, GPIO.OUT)

def destroy():
    GPIO.output(led_anode, GPIO.LOW)
    GPIO.cleanup()

def main():
    while True:
        GPIO.output(led_anode, GPIO.HIGH)
        time.sleep(0.5)
        GPIO.output(led_anode, GPIO.LOW)
        time.sleep(0.5)

setup()
try:
    main()
except KeyboardInterrupt:
    destroy()

import RPi.GPIO as GPIO

import time

led_anode = 17

def setup():

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(led_anode, GPIO.OUT)

def destroy():

GPIO.output(led_anode, GPIO.LOW)

GPIO.cleanup()

def main():

while True:

GPIO.output(led_anode, GPIO.HIGH)

time.sleep(0.5)

GPIO.output(led_anode, GPIO.LOW)

time.sleep(0.5)

setup()

try:

main()

except KeyboardInterrupt:

destroy()

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