OrangePi Zero2 全志H616开发学习文档、基础IO蜂鸣器、超声波测距、舵机PWM基础开发

一.平台介绍

OrangePi开发板不仅仅是一款消费品，同时也是给任何想用技术来进行创作创新的人设计的。它是一款简单、有趣、实用的工具，你可以用它去打造你身边的世界。

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特性

  • CPU 全志H616四核64位1.5GHz高性能Cortex-A53处理器
  • GPU MaliG31MP2 SupportsOpenGLES1.0/2.0/3.2、OpenCL2.0
  • 运行内存 1GBDDR3(与GPU共享）
  • 存储 TF卡插槽_课程配套硬件16G,测试128G可支持、2MBSPIFlash
  • WIFI+蓝牙 AW859A芯片、支持IEEE802.11a/b/g/n/ac、BT5.0
  • 视频输出 MicroHDMI20a
  • 电源 USBTypeC接口输入
  • 外设 带有I2Cx1、SPIx1、UARTx1以及多个GPIO口
  • 电源指示灯和状态指示灯

二.基于官方外设开发

2.1 wiringPi外设SDK安装

git clone https://github.com/orangepi-xunlong/wiringOP //下载源码
cd wiringOP //进入文件夹
sudo ./build clean //清除编译信息
sudo ./build //编译通过windows浏览器打开https://github.com/orangepi-xunlong/wiringOP
下载压缩包
把压缩包通过xterm传到开发板
解压 unzip xxx.zip
cd xxx
sudo ./build
gpio readall

验证指令：gpio readall，结果如下方所示：

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2.2基本IO口应用——蜂鸣器开发

在这里插入图片描述

  • 代码：

    #include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <unistd.h>
#define BEEP 0 //设置针脚0为蜂鸣器的控制引脚
int main (void)
{wiringPiSetup () ;//初始化wiringPi库ipinMode (BEEP, OUTPUT) ;//设置IO口的输入输出，输出while(1){//sleep(1);usleep(100000);digitalWrite (BEEP, HIGH) ; //设置IO口输出低电平，蜂鸣器响//sleep(1);usleep(100000);digitalWrite (BEEP, LOW) ; //设置IO口输出低电平，蜂鸣器响}return 0;
}

  • 简单编译shell脚本来gcc编译函数

    ./build beep.c
gcc $1 -lwiringPi -lwiringPiDev -lpthread -lm -lcrypt -lrt
shell脚本处理参数，可以通过$？来处理，这里的$1是要编译的文件

2.3超声波测距

  • 测距原理基本说明

    超声波测距模块是用来测量距离的一种产品，通过发送和收超声波，利用时间差和声音传播速度， 计算出模块到前方障碍物的距离。

    在这里插入图片描述

  • 超声波模块HC-SR04

    !在这里插入图片描述

  • 时序

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  • 时间函数

    gettimeofday 是一个在 Unix 及类 Unix 系统（如 Linux）中广泛使用的系统调用，它的目的是获取当前系统的日期和时间，精确到微秒级别。这个函数允许程序获取自1970年1月1日以来的秒数（即Unix时间戳）以及额外的微秒部分。这对于需要高精度时间测量的应用特别有用，例如在性能测试、计时、实时系统或是任何需要精确时间管理的场景。

    #include <sys/time.h>int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
//结构体：
struct timeval
{long tv_sec;/*秒*/long tv_usec;/*微妙*/
};
struct timezone
（在某些系统中可能已弃用或不推荐使用）结构包含了时区信息，但在大多数现代应用中，传递 NULL 给 tz 参数是常见的做法，因为时区处理现在更倾向于使用其他方法，如 localtime_r 或 gmtime_r 函数配合 struct tm。

  • 测试代码：

    //计算程序在当前环境中数数10万次耗时多少
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
//int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz )
void mydelay()
{int i,j;for(i=0;i<100;i++){for(j=0;j<1000;j++);}
}int main()
{struct timeval startTime;struct timeval stopTime;gettimeofday(&startTime,NULL);mydelay();gettimeofday(&stopTime,NULL);long diffTime = 1000000*(stopTime.tv_sec - startTime.tv_sec) + (stopTime.tv_usec - startTime.tv_usec);printf("全志H6的Linux数100000耗时%ldus\n",diffTime);return 0;
}

  • 超声波测距代码

    #include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <wiringPi.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define Trig 0
#define Echo 1
double getDistance()
{double dis;struct timeval start;struct timeval stop;pinMode(Trig, OUTPUT);pinMode(Echo, INPUT);digitalWrite(Trig ,LOW);usleep(5);digitalWrite(Trig ,HIGH);usleep(10);digitalWrite(Trig ,LOW);/*above init CSB*/while(!digitalRead(Echo));gettimeofday(&start,NULL);while(digitalRead(Echo));gettimeofday(&stop,NULL);long diffTime = 1000000*(stop.tv_sec-start.tv_sec)+(stop.tv_usec -start.tv_usec);printf("diffTime = %ld\n",diffTime);dis = (double)diffTime/1000000 * 34000 / 2;return dis;
}int main()
{double dis;if(wiringPiSetup() == -1){fprintf(stderr,"%s","initWringPi error");exit(-1);}while(1){dis = getDistance();printf("dis = %lf\n",dis);usleep(500000);}return 0;
}

2.4SG90舵机开发

  • 舵机基本介绍

    如下图所示，最便宜的舵机sg90，常用三根或者四根接线，黄色为PWM信号控制用处：垃圾桶项目开盖用、智能小车的全比例转向、摄像头云台、机械臂等常见的有0-90°、0-180°、0-360°。

    在这里插入图片描述

  • 角度控制

    向黄色信号线“灌入”PWM信号。

    PWM波的频率不能太高，50hz，即周期=1/频率=1/50=0.02s，20ms左右数据：不同的PWM波形对应不同的旋转角度，以20ms为周期，50hz为频率的PWM波。

    0.5ms的高电平，19.5ms的低电平，角度为0°；1ms的高电平，19ms的低电平，角度为45°；1.5ms的高电平，18.5ms的低电平，角度为90°；以此类推。

  • Linux定时器

    实现定时器，通过itimerval结构体以及函数setitimer产生的信号，系统随之使用signal信号处理 函数来处理产生的定时信号。从而实现定时器。 先看itimerval的结构体：

    struct itimerval
{/* Value to put into `it_value' when the timer expires. */struct timeval it_interval;/* Time to the next timer expiration. */struct timeval it_value;
};//it_interval：计时器的初始值，一般基于这个初始值来加或者来减，看控制函数的参数配置
//it_value：程序跑到这之后，多久启动定时器struct timeval
{__time_t tv_sec; /* Seconds. */__suseconds_t tv_usec; /* Microseconds. */
};int setitimer (__itimer_which_t __which,const struct itimerval *__restrict __new,struct itimerval *__restrict __old)
//setitimer:通过传递定时器类型(which)、指向 itimerval 结构体的指针，以及一个之前 itimerval 的地址（可选，用于获取先前的定时器设置）来调用 setitimer。

    setitimer 支持三种类型的间隔定时器：

    • ITIMER_REAL：这是最常用的类型，它按照实际流逝的时间来计时，即使进程处于睡眠状态也会继续计时。当定时器到期时，会给进程发送 SIGALRM 信号。
    • ITIMER_VIRTUAL：这种定时器测量的是进程在用户模式下消耗的CPU时间。当进程因为系统调用等原因进入内核模式时，该定时器会暂停计时。到期时发送 SIGVTALRM 信号。
    • ITIMER_PROF：类似于 ITIMER_VIRTUAL，但是它不仅计算用户模式下的时间，也包括内核模式下消耗的时间（即总的CPU时间）。到期时发送 SIGPROF 信号。

  • 定时示例代码

    /*该代码实现的功能是： 1s后开启定时器，然后每隔1s向终端打印hello。*/
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
static int i;void signal_handler(int signum)
{i++;if(i == 2000){printf("hello\n");i = 0;}
}int main()
{struct itimerval itv;//设定定时时间itv.it_interval.tv_sec = 0;itv.it_interval.tv_usec = 500;//设定开始生效，启动定时器的时间itv.it_value.tv_sec = 1;itv.it_value.tv_usec = 0;//设定定时方式if( -1 == setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL)){perror("error");exit(-1);}//信号处理signal(SIGALRM,signal_handler);while(1);return 0;
}

    这种方法需要注意的是，一个进程只能创建一个定时器。

  • SG90编程实现：键盘输入不同的值，让舵机转动，软件PWM实现

    #include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
Orangepi Zero2 全志H616开发学习文档 猿学社
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <wiringPi.h>
#define SG90Pin 5
int jd;
static int i = 0;
void signal_handler(int signum)
{if(i <= jd){digitalWrite(SG90Pin, HIGH);}else{digitalWrite(SG90Pin, LOW);}if(i == 40){i = 0;}i++;}
int main()
{struct itimerval itv;jd = 0;wiringPiSetup();pinMode(SG90Pin, OUTPUT);//设定定时时间itv.it_interval.tv_sec = 0;itv.it_interval.tv_usec = 500;//设定开始生效，启动定时器的时间itv.it_value.tv_sec = 1;itv.it_value.tv_usec = 0;//设定定时方式if( -1 == setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL)){perror("error");exit(-1);}//信号处理signal(SIGALRM,signal_handler);while(1){printf("input jd: 1-0 2-45 3-90 4-135 \n");scanf("%d",&jd);}return 0;
}

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