Raspberry Pi – GPIO in der Praxis: Python

Python ist eine sehr beliebte Sprache und meiner Meinung nach sehr gut geeignet um am Raspberry Pi mit der GPIO Schnittstelle zu arbeiten. Für ein Projekt musste ich mich selbst mit Python erst anfreunden, aber mit etwas Einarbeitungszeit und bereits vorhandener Programmiererfahrung beherrscht man diese Sprache in kürzester Zeit. Auf jeden Fall erzielt man mit der eigenen GPIO Bibliothek sehr schnell erste Erfolge. Mir hat dieses Buch sehr weitergeholfen: Beginning Game Development with Python and Pygame

Python und GPIO

Wie man die GPIO Schnittstelle ansteuern kann habe ich bereits in einer Artikelserie zur GPIO Schnittstelle erläutert. Das ist relativ einfach und unkompliziert. Genau das kann man auch in Python erreichen. Bei Python hat man wie bei fast jeder Programmiersprache den Vorteil, dass es eine fertige Programmbibliothek gibt. Bei Python heißt diese RPi.GPIO. Diese kann man im Python Programm folgendermaßen einbinden:

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO Port einlesen

Im Folgenden zeige ich wie man einen Bestimmten GPIO Pin einlesen kann. Dieses Code Snippet zeigt die korrekte Verwendung der GPIO Bibliothek für Python. Es wird der GPIO Port 7 eingelesen.

import RPi.GPIO as GPIO
bounce_time = 200
PIN_A = 7
a_value = 0
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(PIN_A, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
GPIO.add_event_detect(PIN_A, GPIO.FALLING, callback=inputLow, bouncetime=bounce_time)
def inputLow(channel):
	if channel == PIN_A:
		global a_ok
		a_value = 1

Zuerst wird die Bibliothek mit eingebunden. In Python funktioniert das mit einem import. Diese Bibliothek ist beim Raspberry Pi und Raspbian Linux bereits installiert. Im nächsten Schritt werden zwei Variablen definiert. bounce_time ist ein wichtiger Werte für den GPIO Event. Gerne könnt ihr hier eigene Werte definieren, diese beiden Werte haben sich nach längerem Testen für mein Projekt als optimal herausgestellt.

Mit PIN_A definieren wir die Nummer jenes GPIO Pins, welchen wir einlesen möchten. Das ist in diesem Fall der Pin mit der Nummer 7. Danach habe ich noch eine Variable a_value definiert, welche den ausgelesenen Wert des Pins für eine weitere Verwendung im Programm speichert.

Mit der Funktion setmode initialisieren wir unsere GPIO Schnittstelle. Als Argument geben wir GPIO.BOARD ein. Alternativ kann man auch GPIO.BCM verwenden, das ändert die Nummerierung der Pins. GPIO.BOARD verwendet die in meiner Grafik bereits gezeigte Pin Nummerierung. Mit setup legen wir nun fest, ob wir von dem Pin lesen oder ob wir auf den Pin schreiben wollen. In diesem Fall wollen wir nur lesen (GPIO.IN). GPIO.PUD_DOWN sollte unbedingt gesetzt werden, damit wird ein Widerstand zugeschaltet. Wird das nicht gemacht ist der Zustand des Pins unvorhersagbar (liefert zufällige Werte).

Zuletzt erstellen wir noch einen Event Listener, der auf die Schnittstelle hört und eine Funktion immer dann aufruft, wenn es eine Änderung am Pin gibt. Einen Listener definieren wir mit add_event_detect. Als Parameter übergeben wir die Pin Nummer, worauf gehört werden soll (GPIO.FALLING für fallende Spannung), eine Callback Funktion und die bereits erwähnte bounce_time. Wenn nun die Spannung auf Pin 7 fällt, dann wird die Funktion inputLow aufgerufen. bounce_time von 200 Millisekunden verhindert, dass dieses Event die Funktion mehrmals aufruft. In der inputLow Funktion kann man nun den Wert des Pins für die weitere Bearbeitung speichern.

Praktisches Beispiel

Meine Raspberry Pi ist mit einem Touchpanel verbunden, welches 5 Felder hat. Berührt man eines dieser Felder wird ein Signal geschickt. Das Panel habe ich mit 2 5V Pins zur Stromversorgung verbunden und jeweils einen Pin pro Feld. Immer wenn man nun eines der Felder berührt kommt auf dem GPIO Pin eine Spannungspitze an. Das obige Script hört beispielsweise auf Pin 7. Das ist das erste Feld. Wenn ich also dieses berühre wird im Programm a_value auf 1 gesetzt. In der Programm Hauptschleife frage ich nun diesen Wert ab und reagiere darauf. Danach setze ich a_value wieder auf 0. Somit ist es möglich die Felder des Touchpanels als Buttons zu verwenden.

Teil 1