Android Things SDK用法之GPIO篇

1. Peripheral I/O

Android Things提供外设的I / O API与传感器和执行器，使用行业标准的协议和接口进行通信。

• General Purpose Input/Output (GPIO) ---使用这个API的简单的传感器，如运动探测器，接近探测器，和液位开关，报告当前状态为高或低的二进制值。
• Pulse Width Modulation (PWM) ---使用此API的伺服电机，直流电机和灯，需要一个比例信号，以提供细粒度的控制输出。
• Serial Communication-使用这些API在同一本地总线上，连接两个或多个智能设备之间传输较大的数据有效载荷。下表概述了每个支持的串行协议的基本属性：

1.1 GPIO

General Purpose Input/Output (GPIO） 引脚提供一个可编程接口来读取二进制输入设备的状态（如按钮开关）或控制一个二进制的闭合状态，输出到设备上（如LED）。

您可以配置GPIO引脚作为输入或输出或高或低的状态。作为输入，外部源决定状态，并且您的应用程序可以读取当前值或响应状态的变化。作为输出，应用程序配置PIN的状态。

注意：为避免损坏的GPIO引脚，在进行导线连接时，再次检查你的硬件设备的输入和输出的限制。参见Hardware 101并查阅硬件文档。

1.1.1 GPIO口连接管理

为了打开一个GPIO端口的连接，你需要知道的端口名称。在初始化阶段，或在应用程序移植到新的硬件上，通过PeripheralManagerService 的getgpiolist()方法，获取到所有可用的端口名称是非常有帮助的。

PeripheralManagerService manager=newPeripheralManagerService();

List<String> portList = manager.getGpioList();

if(portList.isEmpty()){

   Log.i(TAG,"No GPIO port available on this device.");

}else{

   Log.i(TAG,"List of available ports: "+ portList);

}

一旦你知道了目标端口的名字，使用peripheralmanagerservice连接到该端口。当你使用该端口完成了GPIO通信，关闭连接，释放资源连接。此外，在现有连接关闭之前，不能使用同一个接口打开新的连接。使用端口的 close() 方法来关闭连接。

publicclassHomeActivityextendsActivity{

   // GPIO Pin Name

   privatestaticfinalString GPIO_NAME=...;

   privateGpio mGpio;

   @Override

   protectedvoid onCreate(Bundle savedInstanceState){

       super.onCreate(savedInstanceState);

       // Attempt to access the GPIO

       try{

           PeripheralManagerService manager=newPeripheralManagerService();

            mGpio= manager.openGpio(GPIO_NAME);

       }catch(IOException e){

             Log.w(TAG,"Unable to access GPIO", e);

       }

   }

   @Override

   protectedvoid onDestroy(){

       super.onDestroy();

       if(mGpio!=null){

           try{

                mGpio.close();

                mGpio=null;

           }catch(IOException e){

               Log.w(TAG,"Unable to close GPIO", e);

           }

       }

   }

}

1.1.2 Reading from an input

读一个输入模式的GPIO口值，步骤为：

（1）使用setDirection() 方法进行配置，模式参数设置为direction_in。

（2）配置一个高（近Ioref）或低（接近零）的电压信号返回ture，通过调用 setActiveType() 方法，参数配置为ACTIVE_HIGH 或是 ACTIVE_LOW。

（3） 通过getValue() 方法读取当前状态。

以下代码向展示，用高电平，如何设置一个输入：

publicvoid configureInput(Gpio gpio)throwsIOException{

   // Initialize the pin as an input

    gpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_IN);

   // High voltage is considered active

    gpio.setActiveType(Gpio.ACTIVE_HIGH);

   ...

   // Read the active high pin state

   if(gpio.getValue()){

       // Pin is HIGH

   }else{

       // Pin is LOW

   }

}

1.1.2 监听GPIO口输入状态

一个GPIO端口配置为输入模式，当该端口状态处于高、低改变时，可以通知你的应用程序。注册这些改变事件，步骤为

（1）使激活端口与gpiocallback进行关联。

（2）使用setedgetriggertype()方法，来声明一个状态变化触发的中断事件。边缘触发器支持以下四种类型：

• edge_none：不中断事件。这是默认值。
• edge_rising：一个从低到高的转换的中断
• edge_falling：一个从高到低转换的中断
• edge_both：所有状态转换中断

（3）通过 onGpioEdge()函数 返回true值，表示监听者应该继续为每个端口状态改变接收事件。

下面的代码为给定的输入端口，注册状态更改的中断侦听器：

publicvoid configureInput(Gpio gpio)throwsIOException{

   // Initialize the pin as an input

    gpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_IN);

   // Low voltage is considered active

    gpio.setActiveType(Gpio.ACTIVE_LOW);

   // Register for all state changes

    gpio.setEdgeTriggerType(Gpio.EDGE_BOTH);

    gpio.registerGpioCallback(mGpioCallback);

}

privateGpioCallback mGpioCallback=newGpioCallback(){

   @Override

   publicboolean onGpioEdge(Gpio gpio){

       // Read the active low pin state

       if(gpio.getValue()){

           // Pin is LOW

       }else{

           // Pin is HIGH

       }

       // Continue listening for more interrupts

       returntrue;

   }

   @Override

   publicvoid onGpioError(Gpio gpio,int error){

       Log.w(TAG, gpio +": Error event "+ error);

   }

};

（4）当应用程序不再侦听传入的事件，注销任何中断处操作：

1. publicclassHomeActivityextendsActivity{

   privateGpio mGpio;

   ...

   @Override

   protectedvoid onStart(){

       super.onStart();

       // Begin listening for interrupt events

        mGpio.registerGpioCallback(mGpioCallback);

   }

   @Override

   protectedvoid onStop(){

       super.onStop();

       // Interrupt events no longer necessary

        mGpio.unregisterGpioCallback(mGpioCallback);

   }

}

1.1.3 GPIO口设置为输出

以编程方式控制GPIO端口的状态：

• 配置一个输出口，使用setdirection()方法，参数模式为direction_out_initially_high或direction_out_initially_low。这些模式确保端口在初始状态时也配置正确。
• 配置一个高（近Ioref）或低（接近零）的电压信号返回ture，通过调用 setActiveType() 方法，参数配置为ACTIVE_HIGH 或是 ACTIVE_LOW。
• 使用setvalue()方法设置当前状态。

下面的代码显示了使用setvalue()方法，如何设置一个输出最初状态是高电平，然后切换到低电平状态：

publicvoid configureOutput(Gpio gpio)throwsIOException{

   // Initialize the pin as a high output

    gpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_HIGH);

   // Low voltage is considered active

    gpio.setActiveType(Gpio.ACTIVE_LOW);

   ...

   // Toggle the value to be LOW

    gpio.setValue(true);

}

2. DEMO示例

Blink、Button分别展示通过GPIO，如何点亮一个LED灯，获取按钮的输入信号。

树莓派 3效果图