Raspberry Pi - Il primo programma, far lampeggiare un LED

Far lampeggiare un LED è il primo programma che si affronta per conoscere meglio un computer interfacciato al mondo esterno

L'hardware

L'anodo del LED è collegato al pin fisico 11 del GPIO, mediante un resistore di limitazione R1 da 330 Ω ; il catodo è collegato alla massa del Raspberry (pin fisico 6). Il LED si accende quando si manda sul pin un bit 1 (corrispondente a circa 3,3V) e si spegne inviando un bit zero (circa 0V).

Per il calcolo della resistenza R1 di limitazione, si è assunta una tensione diretta del LED rosso pari a 1,8V. Per la corrente di uscita di un pin GPIO è bene mantenersi fra i 3mA e i 5mA; con 5mA il LED ha una luminosità sufficiente. Dunque, la resistenza di limitazione sarà facilmente calcolabile come:

Il software

Il programma in linguaggio C, usa le estensioni wiringPi, che consentono di facilitare le comuni operazioni di lettura, scrittura sul GPIO di Raspberry Pi

BLINK.C

#include <wiringPi.h>

#define LED_PIN 0                // LED rosso (0 WiringPI, GPIO17, pin 11)

int main (void)
{
  // --- Init
  wiringPiSetup() 
     
  pinMode (LED_PIN, OUTPUT);    // configura LED_PIN come pin di uscita
  
  // --- Loop
  while (1)
  {
    digitalWrite (LED_PIN, HIGH) ;  // Accendi LED
    delay (500) ;               // Tienilo acceso per 500ms
    digitalWrite (LED_PIN, LOW) ;   // Spegni LED
    delay (500) ;               // Tienilo spento per 500ms
  }

  return 0 ;
}

Analizziamo il programma.

#include <wiringPi.h>

Ogni programma che usi wiringPi ovviamente dovrà prevedere la direttiva di inclusione del file header.

#define LED_PIN 0

#define LED_PIN 0 è una direttiva al processore. Tutte le successive occorrenze di LED_PIN verranno sostituite con il numero 0.

Per i pin si può seguire il seguente schema di commento:

// Descrizione del pin (numero_pin WiringPI, GPIOxx, numero_pin_fisico)

ossia

// Led rosso 1 (0 WiringPI, GPIO17, pin 11)

In questo modo, di ciascun pin si saprà sempre la numerazione secondo i tre modi: wiringPi, GPIO e pin fisico, agevolando così la fase di montaggio e di debug.

  // --- Init
  if (wiringPiSetup() == -1)  
      exit(1);
  pinMode (LED_PIN, OUTPUT); // configura LED_PIN di uscita

Il primo gruppo di istruzioni che troviamo nella main() sono quelle raggruppate dal commento Init.

Esse vanno a inizializzare la libreria WiringPi e a configurare i pin utilizzati, se di ingresso o uscita mediante la funzione pinMode().

L'istruzione pinMode (LED_PIN, OUTPUT); consente di configurare il nostro LED_PIN, come pin di uscita sul quale potremo dunque inviare bit 0 e 1.

La chiamata alla funzione wiringPiSetup() va fatta una sola volta, comunque prima che si inizino a invocare le estensioni wiringPi , quindi è bene collocarla come prima istruzione in assoluto della main().

  // --- Loop
  while (1)
  {
    digitalWrite (LED, HIGH) ;  // Accendi LED
    delay (500) ;               // Tienilo acceso per 500ms
    digitalWrite (LED, LOW) ;   // Spegni LED
    delay (500) ;               // Tienilo spento per 500ms
  }

Il ciclo while(1){} è il classico "loop senza fine" dei sistemi embedded: le istruzioni contenute nel corpo del while verranno eseguite ripetutamente, finché non si spegne/resetta il computer ovvero si interrompe in qualche modo l'esecuzione del programma (vedi pagina successiva). E' del tutto equivalente a for(;;).

La funzione digitalWrite() manda sul pin desiderato (specificato nel primo parametro) un bit 0 (LOW) o un bit 1 (HIGH). Per mantenere/acceso il LED si usa la funzione delay() che genera un ritardo pari al valore (espresso in ms) passato come argomento; quindi, nel nostro caso, il LED rimarrà acceso/spento per mezzo secondo.

La fase successiva sarà quella di generazione dell'eseguibile e della sua esecuzione ovviamente dopo aver installato la libreria WiringPi.

> Raspberry Pi - Installare WiringPi e compilare il primo programma

Risorse e strumenti utilizzati:
[0] Fritzing
[1] Editor online LaTeX
[2] Google Pretty Print
[3] FidoCadJ