什么是 gpio
GPIO 是 General Purpose Input Output 的缩写，即“通用输入输出”。Raspberry Pi 有两列 GPIO 引脚， Raspberry Pi 通过这两行引脚进行一些硬件上的扩展，与传感器进行交互等等。
Raspberry Pi B+/2B/3B/3B+/Zero 引脚图
简单的讲，每一个 GPIO 引脚都有两种模式：输出模式（OUTPUT）和输入模式（INPUT）。输出模式类似于一个电源，Raspberry Pi 可以控制这个电源是否向外供电，比如打开外部的 LED 小灯，当然最有用的还是向外部设备发送信号。和输出模式相反，输入模式是接收外部设备发来的信号。其中还包含两种特殊的输入模式：上拉输入（INPUT_PULLUP）和下拉输入（INPUT_PULLDOWN）。上拉输入就是内部的上拉电阻接 VCC ，将该引脚设置为高电平，下拉输入则相反。
GPIO 通常采用标准逻辑电平，即高电平和低电平，用二进制 0 和 1 表示。在这两值中间还有阈值电平，即高电平和低电平之间的界限。Arduino 会将 -0.5 ~ 1.5 V 读取为低电平，3 ~ 5.5 V 读取为高电平， Raspberry Pi 未查到相关资料。GPIO 还可用于中断请求，即设置 GPIO 为输入模式，值达到相应的要求时进行中断。
相关类
GPIO 操作主要依赖于 GpioController 类 。这个类位于 System.Device.Gpio 名称空间下。
GpioController代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制
// GpioController 即 GPIO 控制器// GPIO 引脚依靠 GpioController 初始化public class GpioController : IGpioController, IDisposable{ // 构造函数 public GpioController(); // PinNumberingScheme 即引脚编号方案，是一个枚举类型，包含 Board 和 Logical 两个值。 // 可以看上方的 Raspberry Pi 引脚图，以 GPIO 17 为例，如果实例化时选 Logical ，那么打开引脚时需要填写 17。 // 如果实例化时选 Board ，那么打开引脚时需要填写右侧灰色方框内的值，即 11 。 public GpioController(PinNumberingScheme numbering); // GpioDriver 用于指定要使用的 GPIO 驱动，比如 libgpiod 或 sysfs public GpioController(PinNumberingScheme numberingScheme, GpioDriver driver); // 方法 // 打开 GPIO 引脚 // pinNumber 需要填写和 PinNumberingScheme 相对应的值。 // PinMode 是设置 GPIO 的模式，如输入、输出、上拉、下拉 public void OpenPin(int pinNumber, PinMode mode); // 关闭 GPIO 引脚 public void ClosePin(int pinNumber); // 判断某个引脚是否打开 // 注意：引脚连续打开会抛出异常 public bool IsPinOpen(int pinNumber); // 读取指定引脚的值 public PinValue Read(int pinNumber); // 向指定的引脚写入值 public void Write(int pinNumber, PinValue value); // 为指定引脚的值改变时注册回调（即上文中提到的 GPIO 中断） // PinEventTypes 是值改变的类型，包括上升沿（Rising，0->1）和下降沿（Falling，1->0），注意当设置为 None 时不会触发 // PinChangeEventHandler 为回调事件 public void RegisterCallbackForPinValueChangedEvent(int pinNumber, PinEventTypes eventTypes, PinChangeEventHandler callback); // 为指定引脚的值改变时注销回调 public void UnregisterCallbackForPinValueChangedEvent(int pinNumber, PinChangeEventHandler callback);}人体红外传感器实验
人体红外传感器是基于周围区域的红外热来检测运动的，也称被动红外传感器（Passive Infra-Red, PIR）。这里使用的是 HC-SR501 。当传感器检测到人体时，LED 小灯亮，当传感器未检测到人体时，LED 小灯灭。
传感器图像
HC-SR501
硬件需求
名称
数量
HC-SR501
x1
小门道AI
小门道AI是一个提供AI服务的网站
117 查看详情
LED 小灯
x1
220 Ω 电阻
x1
杜邦线
若干
电路
HC-SR501
VCC – 5VGND – GNDOUT – GPIO 17 (Pin 11)
LED
VCC & 220 Ω resistor – GPIO 27 (Pin 14)GND – GND
使用 Docker 运行示例
示例地址：https://github.com/ZhangGaoxing/dotnet-core-iot-demo/tree/master/src/Hcsr501
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docker build -t pir-sample -f Dockerfile .docker run --rm -it --device /dev/gpiomem pir-sample代码
打开 Visual Studio ，新建一个 .NET Core 控制台应用程序，项目名称为“PIR”。
引入 System.Device.Gpio NuGet 包。
新建类 Hcsr501，替换如下代码：
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public class Hcsr501 : IDisposable{ private GpioController _controller; private readonly int _outPin; /// /// 构造函数 /// /// OUT Pin public HCSR501(int outPin, PinNumberingScheme pinNumberingScheme = PinNumberingScheme.Logical) { _outPin = outPin; _controller = new GpioController(pinNumberingScheme); _controller.OpenPin(outPin, PinMode.Input); } /// /// 是否检测到人体 /// public bool IsMotionDetected => _controller.Read(_outPin) == PinValue.High; /// /// Cleanup /// public void Dispose() { _controller?.Dispose(); _controller = null; }}在 Program.cs 中，将主函数代码替换如下：
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static void Main(string[] args){ // HC-SR501 OUT Pin int hcsr501Pin = 17; // LED Pin int ledPin = 27; // 获取 GPIO 控制器 using GpioController ledController = new GpioController(PinNumberingScheme.Logical); // 初始化 PIR 传感器 using Hcsr501 sensor = new Hcsr501(hcsr501Pin, PinNumberingScheme.Logical); // 打开 LED 引脚 ledController.OpenPin(ledPin, PinMode.Output); while (true) { // 检测到了人体 if (sensor.IsMotionDetected == true) { ledController.Write(ledPin, PinValue.High); Console.WriteLine("Detected! Turn the LED on."); } else { ledController.Write(ledPin, PinValue.Low); Console.WriteLine("Undetected! Turn the LED off."); } Thread.Sleep(1000); }}发布、拷贝、更改权限、运行
效果图
? 如何改进？
剔除主函数循环，尝试使用 RegisterCallbackForPinValueChangedEvent() 注册一个回调进行检测。
参考General-purpose input/output – Wikipedia：https://en.wikipedia.org/wiki/General-purpose_input/outputGPIO – Raspberry Pi Documentation：https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/GPIO source code：https://github.com/dotnet/iot/tree/master/src/System.Device.Gpio/System/Device/Gpio
以上就是张高兴的 .NET IoT 入门指南：（二）GPIO 的使用的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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