如何使用GPIO引腳將按鈕連接到Raspberry Pi

描述

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用適用于 Raspberry Pi 2 套件組件的 Windows 10 IoT Core 的 Adafruit 入門包來創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目使用 RGB 顏色傳感器來測量放置在傳感器上的對象的顏色。按鈕用于觸發(fā)傳感器。然后將顏色數(shù)據(jù)寫入調(diào)試控制臺(tái)，并在揚(yáng)聲器或耳機(jī)上輸出檢測到的近似顏色。

在本課中，您將學(xué)習(xí)如何使用 GPIO 引腳將按鈕連接到 Raspberry Pi，如何通過 I2C 總線與傳感器通信以及如何將字符串轉(zhuǎn)換為音頻輸出。

硬件

根據(jù)下面“原理圖”部分中的 Fritzing 圖，將 Raspberry Pi2 連接到面包板和其他組件。

在本課中，您還需要一個(gè)揚(yáng)聲器或一副耳機(jī)。將它連接到 Pi 上的 AUX 插座。

軟件

您可以從https://github.com/ms-iot/adafruitsample下載代碼啟動(dòng)項(xiàng)目，我們將引導(dǎo)您完成添加與 Web 服務(wù)對話并在地圖上獲取您的 pin 所需的代碼。什么地圖？

打開“Lesson_205\StartSolution\Lesson_205.sln”并打開 MainPage.xaml.cs 文件。

我們已經(jīng)填寫了一些方法作為您在此解決方案中的起點(diǎn)。如果你想向前跳，你可以找到一個(gè)解決方案，所有代碼都已完成：“Lesson_205\FullSolution\Lesson_205.sln”

?

MainPage.xaml.cs

打開 MainPage.xaml.cs 文件。

在 MainPage 類的頂部添加以下行。這些是我們稍后將使用的類的引用。在這里，您還將指定將用于按鈕的 GPIO 引腳。我們在此示例中使用了 GPIO 4（引腳 7）。

 密封部分MainPage : Page
    {
        
        TCS34725 顏色傳感器；
        
        SpeechSynthesizer 合成器；
        
        媒體元素音頻；
        
        GpioPin 按鈕引腳；
        
         gpioPin =  ;
        主頁（）
        {
            .InitializeComponent();
        }

現(xiàn)在我們在 OnNavigatedTo 方法中添加代碼，它將：

1. 為顏色傳感器創(chuàng)建一個(gè)新的 TCS34725 對象并初始化該對象。
2. 為文本到語音操作創(chuàng)建一個(gè)新的語音合成器。
3. 創(chuàng)建一個(gè)新的媒體元素來播放音頻并對其進(jìn)行初始化。
4. 調(diào)用 InitializeGpio 函數(shù)。

如果您不想在地圖上添加圖釘，請刪除MakePinWebAPICall();??

protected override async void 
        {
             ;
            
            {
                
                colorSensor =   ;
                
                await colorSensor. ；

                
                合成器 =   ;

                 
                audio =   ;

                
                 ;
            }
            抓住（例外 e）
            {
                調(diào)試。 ;
            }
        }

InitializeGpio 函數(shù)應(yīng)執(zhí)行以下操作：

1. 創(chuàng)建默認(rèn) GPIO 控制器并使用它打開所需的 GPIO 引腳。
2. 去抖引腳。
3. 將引腳模式設(shè)置為輸入。
4. 為 GPIO 引腳 ValueChanged 事件設(shè)置回調(diào)函數(shù)。

 
          
         {
             
            GpioController gpioController = GpioController.GetDefault();
            
            buttonPin = gpioController.OpenPin(gpioPin);
            
            buttonPin.DebounceTimeout =  TimeSpan(  );
            
            buttonPin.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Input);
            
            buttonPin.ValueChanged += buttonPin_ValueChanged;
        }

每次按下按鈕時(shí)都會(huì)調(diào)用 buttonPin_ValueChanged 函數(shù)。該功能應(yīng)該：

1. 檢查上升沿，即檢查按鈕是否被釋放。
2. 如果為真，則獲取近似顏色值并調(diào)用 SpeakColor 函數(shù)。

 
         async void button  
        {
            
             (e.Edge  GpioPinEdge.RisingEdge)
            {
                
                中讀取近似顏色colorRead = await colorSensor.get  ;
                 
                await  ;
            }
        }

SpeakColor 函數(shù)應(yīng)該：

1. 使用具有近似顏色的字符串創(chuàng)建 SpeechSynthesisStream。
2. 使用調(diào)度程序，將媒體元素對象的源設(shè)置為 SpeechSynthesisStream 并播放它。

 
         async Task  
        {
             
            var stream = await synthesizer.  ;
            
            var ignored = Dispatcher.  =>
            {
                
                音頻。 ;
                
                音頻。 ;
            });
        }

?

TCS34725.cs?

打開 TCS34725.cs 文件。

首先，創(chuàng)建 2 個(gè)類來存儲(chǔ)從傳感器讀取的數(shù)據(jù)。

 
      
         UInt16 Red {  ; ；}
          UInt16 Green {; ；}
          UInt16 Blue {; ；}
          UInt16 Clear {; ；}
    }

    
      
          Red {  ; ；}
           Green {; ；}
           Blue {; ；}
    }

TCS34725 類的第一部分是列出 TCS34725 中不同寄存器的地址。這些值可以在?TCS34725 數(shù)據(jù)表中找到。I2C 和 GPIO 所需的變量在枚舉之后聲明。

已知顏色列表已提供給您。您可以根據(jù)Windows.UI.Colors中包含的顏色在此列表中添加或刪除顏色

添加一個(gè)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)顏色的名稱和值對。

 
         已知顏色
        {
            顏色顏色值；
             顏色名稱；

             
            {
                顏色值 =；
                顏色名稱=名稱；
            }
        };

接下來是構(gòu)造函數(shù)。這里我們設(shè)置 GPIO 引腳來控制顏色傳感器上的 LED。我們正在使用 GPIO 12（引腳 32）。

在 Initialize 函數(shù)中，執(zhí)行以下操作：

1. 使用 TCS34725 傳感器的設(shè)備地址實(shí)例化 I2C 連接設(shè)置。
2. 將連接的 I2C 總線速度設(shè)置為快速模式。
3. 使用 I2CBus 設(shè)備選擇器創(chuàng)建高級(jí)查詢語法字符串并使用該字符串創(chuàng)建集合。
4. 使用 I2C 總線的設(shè)備 ID 和連接設(shè)置實(shí)例化 TCS34725 I2C 設(shè)備。
5. 創(chuàng)建默認(rèn) GPIO 控制器并使用它打開所需的 GPIO 引腳。
6. 設(shè)置引腳模式為輸出。
7. 通過調(diào)用 initColorList 函數(shù)初始化顏色列表。

 
        public async Task 
        {
            調(diào)試。 ;

            
            {
                 
                I2cConnectionSettings settings =   ;
                
                
                settings.BusSpeed = I2cBusSpeed.FastMode;
                
                
                 aqs = I2cDevice.  ;
                
                
                
                DeviceInformationCollection dis = await DeviceInformation 的集合。 ;
                
                
                 
                colorSensor = await I2cDevice 實(shí)例化 TCS34725 I2C 設(shè)備。 ;

                
                gpio = GpioController.  ;
                
                LedControlGPIOPin = gpio.  ;
                
                LedControlGPIOPin。 ;

                
                init  ;
            }
            抓?。ɡ?e）
            {
                調(diào)試。 ;
                扔;
            }
        }

在 initColorList 函數(shù)中，讀取 Windows.UI.Colors 庫中的所有顏色并將已知顏色添加到列表中。

 
         void init 
        {
            colorList =  List<已知顏色>  ;

            
            （PropertyInfo property  typeof(Colors) ）
            {
                
                 (limitColorList.Contains  )
                {
                    KnownColor temp =   property.GetValue  , property.Name);
                    顏色列表。；
                }
            }
        }

代碼的下一部分已為您完成。?

1. 為傳感器 LED 狀態(tài)創(chuàng)建一個(gè)枚舉，默認(rèn)情況下設(shè)置為開。
2. 編寫了一個(gè)設(shè)置函數(shù)來設(shè)置 LED 的狀態(tài)。
3. 使用數(shù)據(jù)表創(chuàng)建了兩個(gè)枚舉，以設(shè)置顏色傳感器可用的不同積分時(shí)間和增益配置的值。?
4. 積分時(shí)間的默認(rèn)值設(shè)置為 700ms，增益設(shè)置為 0。這些值會(huì)影響顏色傳感器的分辨率和靈敏度。

接下來，將以下代碼行添加到 begin 函數(shù)中：

1. 閱讀并驗(yàn)證傳感器簽名。
2. 將 Init 變量設(shè)置為 true。
3. 設(shè)置積分時(shí)間和增益。
4. 啟用傳感器。

私人異步任務(wù)（）
        {
            .WriteLine("TCS34725::開始");
            byte[] WriteBuffer =  byte[] { TCS34725_ID | TCS34725_COMMAND_BIT };
            byte[] ReadBuffer =  byte[] {  };

            //  設(shè)備簽名
            colorSensor.WriteRead(WriteBuffer, ReadBuffer);
             .WriteLine("TCS34725 簽名：" + ReadBuffer[  ].ToString());

            (ReadBuffer[  ] !=  )
            {
                 .WriteLine("TCS34725::Begin Signature Mismatch.");
                ；
            }

            //initalize 變量設(shè)置  
            Init =  ;

            //積分_
            setIntegrationTime(_tcs34725IntegrationTime);

            // 增益
            設(shè)置增益（_tcs34725增益）；

            //注意： ，設(shè)備 掉電模式，因此需要。 
            等待（）；
        }

接下來寫三個(gè)函數(shù)。一個(gè)用于設(shè)置積分時(shí)間，一個(gè)用于設(shè)置增益，一個(gè)用于啟用傳感器。在這些函數(shù)中的每一個(gè)中，不同的值被寫入傳感器以執(zhí)行給定的操作。這些值是使用數(shù)據(jù)表確定的。

為您編寫了類似的禁用功能。

 
           
        {
            （！初始化）開始（）；
            _tcs34725增益=增益；
             [] WriteBuffer =   [] { TCS34725_CONTROL | TCS34725_COMMAND_BIT，
                                              ()_tcs34725增益};
            colorSensor.Write(WriteBuffer);
        }

        
           
        {
            （！初始化）開始（）；
            _tcs34725IntegrationTime = 積分時(shí)間；
             [] WriteBuffer =   [] { TCS34725_ATIME | TCS34725_COMMAND_BIT，
                                              （）_tcs34725IntegrationTime }；
            colorSensor.Write(WriteBuffer);
        }

        
         
        {
            Debug.WriteLine(  );
            （！初始化）開始（）；

             [] WriteBuffer =   [] {  ,  };

            
            WriteBuffer[  ] = TCS34725_ENABLE | TCS34725_COMMAND_BIT；

            
            WriteBuffer[  ] = TCS34725_ENABLE_PON 上發(fā)送電源；
            colorSensor.Write(WriteBuffer);

            
             Task.Delay(  );

            
            WriteBuffer[  ] = (TCS34725_ENABLE_PON | TCS34725_ENABLE_AEN);
            colorSensor.Write(WriteBuffer);
        }

現(xiàn)在編寫一個(gè)簡單的函數(shù)來組合 2 個(gè)字節(jié)以創(chuàng)建一個(gè) 16 位緩沖區(qū)。

 
        UInt16 ColorFromBuffer(byte[]  )
        {
            UInt16=  x00 

            =[  ] 
            <<= 
            |=[  ] 

             
        }

在 getRawData 函數(shù)中，執(zhí)行以下操作：

1. 創(chuàng)建一個(gè)新的 ColorData 對象。
2. 檢查I2C設(shè)備是否已經(jīng)初始化。
3. 讀取清除數(shù)據(jù)。
4. 重復(fù)相同的操作以讀取紅色、綠色和藍(lán)色數(shù)據(jù)。
5. 將原始值寫入調(diào)試控制臺(tái)并返回 ColorData 對象。

 
        
         {
             
            ColorData colorData =  ColorData();

            
             (!Init)  ;

             [] WriteBuffer =   [] {  };
             [] ReadBuffer =   [] {  ,  };

            
            WriteBuffer[  ] = TCS34725_CDATAL | TCS34725_COMMAND_BIT；
            colorSensor.WriteRead(WriteBuffer, ReadBuffer);
            colorData.Clear = ColorFromBuffer(ReadBuffer);

            
            WriteBuffer[  ] = TCS34725_RDATAL | TCS34725_COMMAND_BIT；
            colorSensor.WriteRead(WriteBuffer, ReadBuffer);
            colorData.Red = ColorFromBuffer(ReadBuffer);

            
            WriteBuffer[  ] = TCS34725_GDATAL | TCS34725_COMMAND_BIT；
            colorSensor.WriteRead(WriteBuffer, ReadBuffer);
            colorData.Green = ColorFromBuffer(ReadBuffer);

            
            WriteBuffer[  ] = TCS34725_BDATAL | TCS34725_COMMAND_BIT；
            colorSensor.WriteRead(WriteBuffer, ReadBuffer);
            colorData.Blue = ColorFromBuffer(ReadBuffer);

            
            Debug.WriteLine(  ,
                            colorData.Red, colorData.Green, colorData.Blue, colorData.Clear);

            
             colorData;
        }

在 getRgbData 函數(shù)中：

1. 創(chuàng)建一個(gè)新的 RgbData 對象。
2. 使用前面的函數(shù)讀取原始數(shù)據(jù)。
3. 使用以下方法計(jì)算 RGB 值：[原始顏色數(shù)據(jù)] * 255 / [原始清晰數(shù)據(jù)]
4. 將 RGB 值寫入調(diào)試控制臺(tái)并返回 RgbData 對象。

 
        public  Task ()
        {
            
            RgbData rgbData =  RgbData();

            
            ColorData colorData =   ();
            //     (   )
            
            {
                
                rgbData.Red = (colorData.Red *  / colorData.Clear);
                rgbData.Blue = (colorData.Blue *  / colorData.Clear);
                rgbData.Green = (colorData.Green *  / colorData.Clear);
            }
            
            Debug.WriteLine(  , rgbData.Red, rgbData.Green, rgbData.Blue);

            
             rgbData;
        }

最后，在 getClosestColor 函數(shù)中添加以下代碼：

1. 從上一個(gè)函數(shù)中讀取 RGB 顏色數(shù)據(jù)。
2. 計(jì)算?我們列表中 RGB 數(shù)據(jù)和已知顏色之間?的歐氏距離。
3. 返回距離最短的顏色作為最接近的顏色。

 
        public  Task<  > getClosestColor()
        {
            
            RgbData rgbData =  getRgbData();
            
            已知顏色 closestColor = colorList[  ];
            
             minDiff =  .MaxValue;

            
            foreach（colorList  
            {
                colorValue = color.colorValue;
                 diff =  .Pow((colorValue.R - rgbData.Red),  ) + 
                                .Pow((colorValue.G - rgbData.Green),  ) + 
                                .Pow((colorValue.B - rgbData.Blue) ,  );
                diff = (  )  .Sqrt(diff);
                （差異 < 最小差異）
                {
                    minDiff =差異；
                    closestColor =;
                }
            }
            
            Debug.WriteLine(  + closestColor.colorName +  
                                                  + closestColor.colorValue.ToString());

            
             closestColor.colorName;
        }

您的代碼現(xiàn)在可以部署了！

?

試試看！

將物體放在顏色傳感器頂部并按下按鈕。來自對象的 RGB 數(shù)據(jù)將被讀取并寫入 Visual Studio 的輸出窗口。接下來，揚(yáng)聲器/耳機(jī)會(huì)說出大概的顏色。