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WiringPi
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# WiringPi-Bibliothek Dokumentation
Die WiringPi-Bibliothek ermöglicht den Zugriff auf die GPIO-Pins des Raspberry Pi. In dieser Dokumentation finden Sie Informationen zu den verfügbaren Funktionen und deren Verwendung.
Seit Version 3 werden nun auch wieder Erweiterungen an der Schnittstelle vorgenommen. Bei Neuimplementierungen sollte man auf die aktuellen bzw. neunen Funktionen setzen, da WiringPi 3 auch auf alten Systemen (ab Kernel 5.10) installiert werden kann.
ACHTUNG: Diese Dokumemtation ist noch in Arbeit und somit unvollständig.
## Installation
Leider steht die WiringPi Library nicht direkt in Raspberry Pi OS zur Verfügung, darum muss sie manuelle installiert weden.
Entweder man lädt sich ein Debian-Paket herunter oder übersetzt es manuell.
**Debian-Paket erstellen:**
```bash
sudo apt install git
git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi.git
cd WiringPi
./build debian
mv debian-template/wiringpi-3.0-1.deb .
```
**Debian-Paket installieren:**
```bash
sudo apt install ./wiringpi-3.0-1.deb
```
**Debian-Paket deinstallieren:**
```bash
sudo apt purge wiringpi
```
## Pin-Nummerierung und Raspbery Pi Modelle
Pins: https://pinout.xyz/pinout/wiringpi
**Raspberry Pi Modelle mit 40-Pin GPIO J8 Header:**
| BCM | WPI | Name | Physisch | Name | WPI | BCM |
|-----|-----|---------|:---------:|---------|-----|-----|
| | | 3V3 | 1 I 2 | 5V | | |
| 2 | 8 | SDA.1 | 3 I 4 | 5V | | |
| 3 | 9 | SCL.1 | 5 I 6 | GND | | |
| 4 | 7 | GPIO. 7 | 7 I 8 | TxD | 15 | 14 |
| | | GND | 9 I 10 | RxD | 16 | 15 |
| 17 | 0 | GPIO. 0 | 11 I 12 | GPIO. 1 | 1 | 18 |
| 27 | 2 | GPIO. 2 | 13 I 14 | GND | | |
| 22 | 3 | GPIO. 3 | 15 I 16 | GPIO. 4 | 4 | 23 |
| | | 3V3 | 17 I 18 | GPIO. 5 | 5 | 24 |
| 10 | 12 | MOSI | 19 I 20 | GND | | |
| 9 | 13 | MISO | 21 I 22 | GPIO. 6 | 6 | 25 |
| 11 | 14 | SCLK | 23 I 24 | CE0 | 10 | 8 |
| | | GND | 25 I 26 | CE1 | 11 | 7 |
| 0 | 30 | SDA.0 | 27 I 28 | SCL.0 | 31 | 1 |
| 5 | 21 | GPIO.21 | 29 I 30 | GND | | |
| 6 | 22 | GPIO.22 | 31 I 32 | GPIO.26 | 26 | 12 |
| 13 | 23 | GPIO.23 | 33 I 34 | GND | | |
| 19 | 24 | GPIO.24 | 35 I 36 | GPIO.27 | 27 | 16 |
| 26 | 25 | GPIO.25 | 37 I 38 | GPIO.28 | 28 | 20 |
| | | GND | 39 I 40 | GPIO.29 | 29 | 21 |
**Raspberry Pi 1B Rev. 2 mit 26-Pin GPIO P1 Header:**
| BCM | WPI | Name | Physisch | Name | WPI | BCM |
|-----|-----|---------|:--------:|----------|-----|-----|
| | | 3V3 | 1 I 2 | 5V | | |
| 2 | 8 | SDA.1 | 3 I 4 | 5V | | |
| 3 | 9 | SCL.1 | 5 I 6 | GND | | |
| 4 | 7 | GPIO. 7 | 7 I 8 | TxD | 15 | 14 |
| | | GND | 9 I 10 | RxD | 16 | 15 |
| 17 | 0 | GPIO. 0 | 11 I 12 | GPIO. 1 | 1 | 18 |
| 27 | 2 | GPIO. 2 | 13 I 14 | GND | | |
| 22 | 3 | GPIO. 3 | 15 I 16 | GPIO. 4 | 4 | 23 |
| | | 3V3 | 17 I 18 | GPIO. 5 | 5 | 24 |
| 10 | 12 | MOSI | 19 I 20 | GND | | |
| 9 | 13 | MISO | 21 I 22 | GPIO. 6 | 6 | 25 |
| 11 | 14 | SCLK | 23 I 24 | CE0 | 10 | 8 |
| | | GND | 25 I 26 | CE1 | 11 | 7 |
**Raspberry Pi 1B Rev. 1 mit 26-Pin GPIO P1 Header:**
| BCM | WPI | Name | Physisch | Name | WPI | BCM |
|-----|-----|---------|:--------:|---------|-----|-----|
| | | 3V3 | 1 I 2 | 5V | | |
| 0 | 8 | SDA.0 | 3 I 4 | 5V | | |
| 1 | 9 | SCL.0 | 5 I 6 | GND | | |
| 4 | 7 | GPIO. 7 | 7 I 8 | TxD | 15 | 14 |
| | | GND | 9 I 10 | RxD | 16 | 15 |
| 17 | 0 | GPIO. 0 | 11 I 12 | GPIO. 1 | 1 | 18 |
| 21 | 2 | GPIO. 2 | 13 I 14 | GND | | |
| 22 | 3 | GPIO. 3 | 15 I 16 | GPIO. 4 | 4 | 23 |
| | | 3V3 | 17 I 18 | GPIO. 5 | 5 | 24 |
| 10 | 12 | MOSI | 19 I 20 | GND | | |
| 9 | 13 | MISO | 21 I 22 | GPIO. 6 | 6 | 25 |
| 11 | 14 | SCLK | 23 I 24 | CE0 | 10 | 8 |
| | | GND | 25 I 26 | CE1 | 11 | 7 |
**Hinweise**
Beachten Sie die abweichende Pin-Nummern und den I2C0 bei Raspberry Pi 1B Rev. 1!
## Initialisierung
Am Beginn muss eine Initialisierung der WiringPi Library erfolgen.
Dazu muss eine der folgenden Funktionen aufgerufen werden:
Veraltete Funktionen (nicht mehr verwenden):
``wiringPiSetup`` verwendet WiringPi-Nummerierung (WPI) der GPIO's und greift direkt auf die GPIO-Register zu.
``wiringPiSetupGpio`` verwendet BCM-Nummerierung der GPIO's und greift direkt auf die GPIO-Register zu.
``wiringPiSetupPhys`` verwendet physikalische Pin-Nummerierung der GPIO's und greift direkt auf die GPIO-Register zu.
``wiringPiSetupSys`` verwendet BCM-Nummerierung und ruft ab Version 3.4 die neue Funktion ``wiringPiSetupGpioDevice`` auf, um die Kompatibilität auch mit neuen Kerneln zu gewährleisten.
In Version 2 wurde noch das virtuelle Dateisystem /sys/class/gpio verwendet. Der Export der GPIO's musste allerdings extern vor der Initialsierung erfolgen! Die Funktion ist veraltet und soll nicht
mehr benutzt werden!
**Ab Version 3.4:**
``wiringPiSetupPinType`` entscheidet ob nun WiringPi, BCM oder physische Pin-Nummerierung verwendet wird, anhand des Parameters pinType. Es führt also die ersten 3 Setup-Funktionen auf eine zusammen.
``wiringPiSetupGpioDevice`` ist der Nachfolger der ``wiringPiSetupSys`` Funktion und verwendet nun "GPIO Character Device Userspace API" in Version 1 (ab Kernel 5.10 verfügbar). Nähere Informationen findet man bei https://docs.kernel.org/driver-api/gpio/driver.html. Anhand des Parameters pinType wird wieder entschieden, welche Pin-Nummerierung verwendet wird.
Bei dieser Variante wird nicht direkt auf den GPIO-Speicher (DMA) zugegriffen sondern über eine Kernel Schnittstelle, die mit Benutzerrechten verfügbar ist. Nachteil ist der eingeschrenkte Funktionsumfang und die niedrige Performance.
<!-- Achtung Code der die neunen Funktionen benutzt ist nicht mehr mit der älterer Library Versionen 2 kompatibel! -->
### wiringPiSetup V2
Inialisierung WiringPi in klassischer Art.
>>>
```C
int wiringPiSetupGpio(void)
```
``Rückgabewert``: Fehlerstatus
> 0 ... kein Fehler
**Beispiel:**
```C
wiringPiSetupGpio();
```
### wiringPiSetup V3
Inialisierung WiringPi.
>>>
```C
int wiringPiSetupPinType(enum WPIPinType pinType)
```
``pinType``: Art der Pin-Nummerierung
- WPI_PIN_BCM ... BCM-Nummerierung
- WPI_PIN_WPI ... WiringPi-Nummerierung
- WPI_PIN_PHYS ... physikalische Nummerierung
``Rückgabewert``: Fehlerstatus
> 0 ... kein Fehler
> -1 ... Fehler ungültiger Parameter
**Beispiel:**
```C
wiringPiSetupPinType(WPI_PIN_BCM);
```
## Basisfunktionen
### pinMode
Ändert den Modus eines GPIO-Pins.
>>>
```C
void pinMode(int pin, int mode)
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``mode``: Modus.
- INPUT ... Eingang
- OUTPUT ... Ausgang
- PWM_OUTPUT ... PWM Ausgang (Frequenz und Puls-Pause Verhältnis konfigurierbar)
- PWM_MS_OUTPUT ... PWM Ausgang mit Modus MS (Mark/Space) (Ab Version 3)
- PWM_BAL_OUTPUT ... PWM Ausgang mit Modus BAL (Balanced) (Ab Version 3)
- GPIO_CLOCK ... Frequenz Ausgang
- PM_OFF ... Freigabe
**Beispiel:**
```C
pinMode(17, OUTPUT);
```
**Support:**
PM_OFF setzt den GPIO zurück (Input) und gibt ihn frei. PWM wird beendet.
Raspberry Pi 5 unterstützt den PWM BAL (Balanced) Modus nicht. Bei PWM_OUTPUT wird der MS Modus aktiviert.
GPIO_CLOCK wird bei Raspberry Pi 5 (RP1) aktuell noch nicht unterstützt.
** PWM Ausgang **
PWM_OUTPUT aktiviert den angegeben PWM Ausgang mit den Einstellungen:
- Modus: Balanced (Pi0-4), MS (Pi 5)
- Range: 1024
- Clock: 32
Um sicher zu stellen, dass der Ausgang ohne aktiver Frequenz startet, sollte man vor der Aktivierung ``pwmWrite(PWM_GPIO, 0);`` ausführen.
Danach können die entsprechenden Clock und Range Werte angepasst werden, ohne das bereits ungewollt eine Frequenz ausgegeben wird.
### pinMode
### digitalWrite
Setzt den Wert eines GPIO-Pins.
>>>
```C
void digitalWrite(int pin, int value)
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``value``: Der logische Wert.
- HIGH ... Wert 1 (elektisch ~3,3 V)
- LOW ... Wert 0 (elektisch ~0 V / GND)
**Beispiel:**
```C
pinMode(17, OUTPUT);
DigitalWrite(17, HIGH);
```
### pullUpDnControl
Ändert den internen Pull-Up/Down Widerstand.
>>>
```C
void pullUpDnControl (int pin, int pud)
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``pud``: Der Widerstand.
- PUD_OFF ... Kein Widerstand
- PUD_UP ... Pull-Up Widerstand (~50 kOhm)
- PUD_DOWN ... Pull-Down Widerstand (~50 kOhm)
**Beispiel:**
```C
pullUpDnControl(17, PUD_DOWN);
```
### digitalRead
Liest den Wert eines GPIO-Pins.
>>>
```C
int digitalRead(int pin)
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``Rückgabewert``: Der logische gelesene Wert.
> HIGH ... Wert 1
> LOW ... Wert 0
**Beispiel:**
```C
pinMode(17, INPUT);
pullUpDnControl(17, PUD_DOWN);
int value = digitalRead(17);
if (value==HIGH)
{
// your code
}
```
## Verwendung ISR
### wiringPiISR
Registriert eine Interrupt Service Routine (ISR) die bei Flankenwechsel ausgeführt wird.
>>>
```C
int wiringPiISR(int pin, int mode, void (*function)(void));
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``mode``: Der Widerstand.
> INT_EDGE_RISING ... Steigende Flanke
> INT_EDGE_FALLING ... Fallende Flanke
> INT_EDGE_BOTH ... Steigende und fallende Flanke
> *function .. Funktionspointer für ISR
``Rückgabewert``:
> 0 ... Erfolgreich
<!-- > <>0 ... Fehler, zur Zeit nicht implementiert -->
Beispiel siehe wiringPiISRStop.
### wiringPiISRStop
Deregistriert die Interrupt Service Routine (ISR) auf einem Pin.
>>>
```C
int wiringPiISRStop (int pin)
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``Rückgabewert``:
> 0 ... Erfolgreich
<!-- > <>0 ... Fehler, zur Zeit nicht implementiert -->
**Beispiel:**
```C
static volatile int edgeCounter;
static void isr(void) {
edgeCounter++;
}
int main (void) {
wiringPiSetupPinType(WPI_PIN_BCM);
edgeCounter = 0;
wiringPiISR (17, INT_EDGE_RISING, &isr);
Sleep(1000);
printf("%d rinsing edges\n", )
wiringPiISRStop(17) ;
}
```
**Beispiel:**
```C
static volatile int edgeCounter;
static void isr(void) {
edgeCounter++;
}
int main (void) {
wiringPiSetupPinType(WPI_PIN_BCM);
edgeCounter = 0;
wiringPiISR (17, INT_EDGE_RISING, &isr);
Sleep(1000);
wiringPiISRStop(17);
printf("%d rinsing edges\n", edgeCounter)
}
```
### waitForInterrupt
Wartet auf einen Aufruf der Interrupt Service Routine (ISR) mit Timeout.
>>>
```C
int waitForInterrupt (int pin, int mS)
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``mS``: Timeout in Milisekunden.
``Rückgabewert``: Fehler
> 0 ... Erfolgreich
> -1 ... GPIO Device Chip nicht erfolgreich geöffnet
> -2 ... ISR wurde nicht registriert (wiringPiISR muss aufgerufen werden)
## PWM (Pulsweitenmodulation)
Verfügbare pins: https://pinout.xyz/pinout/pwm
### pwmWrite
Verändert den PWM Wert des Pins. Mögliche Werte sind 0-<PWM Range>
>>>
```C
pwmWrite(int pin, int value)
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``value``: PWM Wert
### pwmSetRange
Setzt den Bereich für den PWM-Wert. Haupt eine Auswirkung auf die PWM Frequenz.
Gilt für alle PWM Pins und PWM Kanäle.
>>>
```C
pwmSetRange (unsigned int range)
```
``pin``: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
``range``: PWM Range
### pwmSetMode
Setzt den PWM Modus auf
>>>
```C
pwmSetMode(int mode);
```
``mode``: Teiler (0-4095)
> PWM_MODE_MS ... Mark/Space Modus (PWM Frequenz fix)
> PWM_MODE_BAL ... Balanced Modus (PWM Frequenz variabel)
**Support:**
Raspberry Pi 5 unterstützt den Balanced Modus nicht!
### pwmSetClock
Setzt den Teiler für den PWM Basistakt. Der Basistakt ist für alle Raspberry Pis auf 1900 kHz normiert.
Der Raspberry Pi 4 max divisor is 1456,
>>>
```C
pwmSetClock(int divisor)
```
``divisor``: Teiler (Raspberry Pi 4: 0-4095, alle anderen 0-4095)
> 0 ... Deaktivert den PWM Takt bei Raspberry Pi 5, bei anderen Pi's wird divisor 1 benutzt
**Support:**
Der Raspberry Pi 4 hat aufgrund seines höheren internen Basistakt nur einen Einstellbereich von 0-1456.
Ansonsten gilt 1-4095 für einen gültigen Teiler.
**Beispiel:**
```C
int main (void) {
wiringPiSetupGpio() ;
pwmSetRange(1024);
pwmSetClock(35);
pwmWrite(18, 512);
pinMode(18, PWM_MS_OUTPUT);
double freq = 19200.0/(double)pwmc/(double)pwmr;
printf("PWM 50%% @ %g kHz", freq);
delay(250);
pinMode(18, PM_OFF);
}
```

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