Raspberry Pi のGPIOをPythonから利用する


##GPIOのピン番号や状態を取得する

GPIOの状態は$gpio readallで見れる

```bash:
pi@raspberrypi:~ $ gpio readall
 +-----+-----+---------+------+---+---Pi 3---+---+------+---------+-----+-----+
 | BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |
 +-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+
 |     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     |
 |   2 |   8 |   SDA.1 |   IN | 1 |  3 || 4  |   |      | 5v      |     |     |
 |   3 |   9 |   SCL.1 |   IN | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     |
 |   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN | 1 |  7 || 8  | 0 | IN   | TxD     | 15  | 14  |
 |     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | IN   | RxD     | 16  | 15  |
 |  17 |   0 | GPIO. 0 |   IN | 0 | 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 | 0 | IN   | GPIO. 4 | 4   | 23  |
 |     |     |    3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO. 5 | 5   | 24  |
 |  10 |  12 |    MOSI |   IN | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     |
 |   9 |  13 |    MISO |   IN | 0 | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  |
 |  11 |  14 |    SCLK |   IN | 0 | 23 || 24 | 1 | IN   | CE0     | 10  | 8   |
 |     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | IN   | 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 3---+---+------+---------+-----+-----+
```

それぞれの欄は下記のような意味
- BCM : GPIO番号
- wPi : Wiring Piというライブラリを使う場合の番号
- Name : 一般的な端子名称
- Mode : 入力か出力か
- V : 現在の端子にかかってる電圧
- Physical : 40Pin端子の物理的な端子番号

参考
http://jellyware.jp/kurage/raspi/led_chikachika.html

shellスクリプトで書く場合は、wPiの番号になります。
Pythonで使う場合は、BCMとPhysicalのどちらの番号でも指定できます。


##GPIOのライブラリ

GPIOを操作するライブラリは3種類ある

- pigpio
- RPi.GPIO 
- WiringPi

今回使ったのは、RPi.GPIO

参考
http://karaage.hatenadiary.jp/entry/2017/02/10/073000

##スイッチ入力を検出するPythonプログラム
スイッチの状態を検出するには、プログラムでずっと監視するか、スイッチの状態が変わったイベントを取得するか、の2つの方法があります。
以下でそれぞれの方法について説明します。

###無限ループ使ったスイッチ検出

スイッチの状態を監視して、LEDを点灯させるプログラムは下記になります。

```python:LED_Loop.py
import RPi.GPIO as GPIO  #GPIOにアクセスするライブラリをimportします。                                          
import time


GPIO.setmode(GPIO.BCM)  #GPIOへアクセスする番号をBCMの番号で指定することを宣言します。                        
GPIO.setup(15,GPIO.OUT) #BCMの15番ピン、物理的には10番ピンを出力に設定します。                                
GPIO.setup(2,GPIO.IN)   #BCM 2番ピンを入力に設定します。                                                      

try:
        while True:
                if GPIO.input(2) == GPIO.LOW:
                        GPIO.output(15,GPIO.HIGH)
                else:
                        GPIO.output(15,GPIO.LOW)
                time.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
        GPIO.cleanup()
```

参考
http://robocad.blog.jp/archives/678444.html
https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=121182

下記のコマンドで実行します。

```bash
pi@raspberrypi:~/pythonSandBox $ python3 ledLoop2.py 
```

python コマンド実行すると、ディフォルトでUTF-8に対応しないので、のコメントアウトがうまく処理されず、下記のようなエラーになります。

```bash
pi@raspberrypi:~/pythonSandBox $ python ledLoop2.py 
  File "ledLoop2.py", line 1
SyntaxError: Non-ASCII character '\xe3' in file ledLoop2.py on line 1, but no encoding declared; see http://python.org/dev/peps/pep-0263/ for details
```


###イベント駆動型

無限ループかっこ悪いので、
イベント駆動型だと以下のような感じ
押した瞬間だけ光る

```python
import RPi.GPIO as GPIO
import time


#callback関数の定義                                                                                           
def switch_callback(gpio_pin):
    print(gpio_pin)
    GPIO.output(15,GPIO.HIGH)


GPIO.setmode(GPIO.BCM)  #GPIOへアクセスする番号をBCMの番号で指定することを宣言します。                        
GPIO.setup(15,GPIO.OUT) #BCMの15番ピン、物理的には10番ピンを出力に設定します。                                
GPIO.setup(2,GPIO.IN)   #BCM 2番ピンを入力に設定します。                                                      

GPIO.add_event_detect(2, GPIO.FALLING,bouncetime=100)
GPIO.add_event_callback(2, switch_callback) #スイッチ入力端子の状態ををcallbackのトリガとして指定します。     

try:
    while True:
        GPIO.output(15,GPIO.LOW)
        time.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()
```

参考
http://lab.siio.jp/index.php?How2RaspberryPi
http://blog.livedoor.jp/sce_info3-craft/archives/8930600.html