ソースに絡まるエスカルゴ

貧弱プログラマの外部記憶装置です。

【Raspberry Pi/python】Raspberry Pi 4のGPIOを使ってLチカをする

 Raspberry Pi 4についての記事はいくつか書いてきましたが、そういえばGPIOを扱ったことはありませんでした。

 なので今回はRaspbery Pi 4のGPIOを使ってLチカをやるまでの備忘録になります。

 基本的には参考資料に挙げているページ様の通りなので、詳しくはそちらを参照してください。

 では、始めます。


1:GPIOを使う準備
 Raspberry Pi 4でGPIOを使うには以下のコマンドを実行する必要があります。以下のコマンドを実行しないと、そもそもGPIOの状態を確認する「gpio readall」コマンドを実行することができません。

$ wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb 
$ sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb


---- 2021/05/26:追記 ----
 上記の方法だとsudoコマンドを使ってインストールしているため、以後RPi.GPIOライブラリを使用したpythonコードを実行する際にsudoを付けないと実行できない場合があります。

 その回避方法としてpipでのインストール方法もあります。

$ pip3 install rpi.gpio

 こちらではsudoを使わずにインストールしているので、RPi.GPIOライブラリを使用したpythonコードを実行する際にsudoを付ける必要がなくなります。
---- 追記終わり ----


 このコマンドを実行したら、GPIOの状態を確認するために以下のコマンドを実行します。

$ gpio readall

 このコマンドを実行すると、以下のように各GPIOの状態が表示されます。

 +-----+-----+---------+------+---+---Pi 4B--+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     |
 |   2 |   8 |   SDA.1 | ALT0 | 1 |  3 || 4  |   |      | 5v      |     |     |
 |   3 |   9 |   SCL.1 | ALT0 | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     |
 |   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN | 1 |  7 || 8  | 1 | ALT5 | TxD     | 15  | 14  |
 |     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | ALT5 | RxD     | 16  | 15  |
 |  17 |   0 | GPIO. 0 |   IN | 1 | 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 | 1 | IN   | GPIO. 4 | 4   | 23  |
 |     |     |    3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO. 5 | 5   | 24  |
 |  10 |  12 |    MOSI | ALT0 | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     |
 |   9 |  13 |    MISO | ALT0 | 0 | 21 || 22 | 1 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  |
 |  11 |  14 |    SCLK | ALT0 | 0 | 23 || 24 | 0 | OUT  | CE0     | 10  | 8   |
 |     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | OUT  | 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 |   IN | 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 4B--+---+------+---------+-----+-----+

 簡単にこの表の見方を説明すると、以下のようになります。

・BCM:コマンドやプログラムなどで操作する場合に使用するピン番号。
・wPi:Wiring Piというライブラリを使う場合の番号。
・Name :ピンの名前。
・Mode:ピンのモード。出力ならOUT、入力ならIN。
・V:プルアップ/プルダウン。プルアップなら1、プルダウンなら0。
・PhysicalRaspberry Piの物理的なピン番号。

 コマンドやプログラムで制御する場合は「BCM」の番号を設定するということになります。

 これでGPIOを扱う準備ができました。


2:Lチカのサンプル
 では実際にRaspberry PiのGPIOを使ってLチカをやっていきます。

 Raspberry Pi 4の物理ピンの位置は以下のようになっています(公式ドキュメントより引用)。
f:id:rikoubou:20200911172414p:plain

 この物理ピンの位置を元に以下のように回路を作ります(公式ドキュメントより引用して加工)。
f:id:rikoubou:20200911173529p:plain

 LEDのプラス側を「GPIO 17」に、LEDのマイナス側抵抗を付けてある方に「GND」を接続します。「GPIO 17」のBCM番号は「17」なのでサンプルコードで制御するピン番号はこの「17」を使います。

 回路ができたら以下のサンプルコードを記述し、ファイルを保存します。

・gpio_test.py

import RPi.GPIO as GPIO
import time

PIN = 17 # ピン番号(BCMの番号)

# GPIOを扱う準備
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(PIN, GPIO.OUT)

try:
    # 1秒ごとに点灯/消灯を繰り返す
    while(True):
        print("ON")
        GPIO.output(PIN, GPIO.HIGH)
        time.sleep(1)

        print("OFF")
        GPIO.output(PIN, GPIO.LOW)
        time.sleep(1)

except KeyboardInterrupt:
    # Ctrl+Cで終了した場合、GPIO設定をクリア
    GPIO.cleanup()

 そして以下のコマンドでサンプルを実行します。

$ python3 gpio_test.py

 すると1秒間隔でLEDの点灯と消灯を繰り返します。終了する時はCtrl + Cで終了させます。

 以上がRaspberry Pi 4のGPIOを使ってLチカするまでの方法です。

 これでRaspberry PiのGPIOの扱い方もわかったので、センサーなどを繋げて色々遊べそうです。


・参考資料