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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:

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:

sudo apt install ./wiringpi-3.0-1.deb

Debian-Paket deinstallieren:

sudo apt purge wiringpi

Pin-Nummerierung und Raspbery Pi Modelle

GPIOs: 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.

wiringPiSetup V2

Inialisierung WiringPi in klassischer Art.

int wiringPiSetupGpio(void)

Rückgabewert: Fehlerstatus

0 ... kein Fehler

Beispiel:

wiringPiSetupGpio();

wiringPiSetup V3

Inialisierung WiringPi.

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:

wiringPiSetupPinType(WPI_PIN_BCM);

Basisfunktionen

pinMode

Ändert den Modus eines GPIO-Pins.

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:

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: BAL-Balanced (Pi0-4), MS-Mark/Space (Pi 5)
Range: 1024
Divider: 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.

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:

pinMode(17, OUTPUT);
DigitalWrite(17, HIGH);

pullUpDnControl

Ändert den internen Pull-Up/Down Widerstand.

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:

pullUpDnControl(17, PUD_DOWN);

digitalRead

Liest den Wert eines GPIO-Pins.

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:

pinMode(17, INPUT);
pullUpDnControl(17, PUD_DOWN);
int value = digitalRead(17);
if (value==HIGH) 
{
    // your code
}

Interrupts

wiringPiISR

Registriert eine Interrupt Service Routine (ISR) bzw. Funktion die bei Flankenwechsel ausgeführt wird.

int wiringPiISR(int pin, int mode, void (*function)(void));

pin: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
mode: Auslösende Flankenmodus

INT_EDGE_RISING ... Steigende Flanke
INT_EDGE_FALLING ... Fallende Flanke
INT_EDGE_BOTH ... Steigende und fallende Flanke

*function: Funktionspointer für ISR
Rückgabewert:

0 ... Erfolgreich

Beispiel siehe wiringPiISRStop.

wiringPiISRStop

Deregistriert die Interrupt Service Routine (ISR) auf einem Pin.

int wiringPiISRStop (int pin)

pin: Der gewünschte Pin (BCM-, WiringPi- oder Pin-Nummer).
Rückgabewert:

0 ... Erfolgreich

Beispiel:

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) ;
}

waitForInterrupt

Wartet auf einen Aufruf der Interrupt Service Routine (ISR) mit Timeout.

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)

Hardware PWM (Pulsweitenmodulation)

Verfügbare GPIOs: https://pinout.xyz/pinout/pwm

pwmWrite

Verändert den PWM Wert des Pins. Mögliche Werte sind 0-

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 für alle PWM Pins bzw. PWM Kanäle.
Für die Berechnung der PWM Frequenz (M/S Mode) gilt 19200/divisor/range. Bei Befehl pinMode(pin,PWM_OUTPUT) wird automatisch der Wert 1024 für den Teiler gesetzt.

pwmSetRange (unsigned int range)

range: PWM Range

pwmSetMode

Setzt den PWM Modus für alle PWM Pins bzw. PWM Kanäle.

pwmSetMode(int mode);

mode: PWM Modus

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.
Für die Berechnung der PWM Frequenz (M/S Mode) gilt 19200/divisor/range. Bei Befehl pinMode(pin,PWM_OUTPUT) wird automatisch der Wert 32 für den Teiler gesetzt.

pwmSetClock(int divisor)

divisor: Teiler (Raspberry Pi 4: 1-1456, alle anderen 1-4095)

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 1-1456.
Ansonsten gilt 0-4095 für einen gültigen Teiler.

Beispiel:

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);
}

I2C - Bus

wiringPiI2CRawWrite und wiringPiI2CRawRead sind die neuen Funktionen der Version 3 mit denen nun direkt I2C-Daten gesendet und gelesen weden können.
Die anderen Schreib- und Lese-Funktionen verwenden das SMBus-Protokoll, das üblicherweise bei I2C-Chips Verwendung findet.

wiringPiI2CSetup

Öffnet den default I2C-Bus am Raspberry Pi und adressiert das angegebene Gerät / Slave.

wiringPiI2CSetup(const int devId)

devId: I2C-Gerät / Slave Adresse.
Rückgabewert: Datei Handle zum I2C-Bus

-1 ... Fehler bzw. EXIT

Beispiel

wiringPiI2CSetup(0x20);

wiringPiI2CSetupInterface

Öffnet den angebenen I2C-Bus und adressiert das angegebene I2C-Gerät / Slave.

wiringPiI2CSetupInterface(const char *device, int devId)

devId: I2C-Gerät / Slave Adresse.
Rückgabewert: Datei Handle zum I2C-Bus

-1 ... Fehler bzw. EXIT

Beispiel

wiringPiI2CSetupInterface("/dev/i2c-1", 0x20);

wiringPiI2CWrite / wiringPiI2CWriteReg8 / wiringPiI2CWriteReg16 / wiringPiI2CWriteBlockData

wiringPiI2CRawWrite

wiringPiI2CRead / wiringPiI2CReadReg8 / wiringPiI2CReadReg16 / wiringPiI2CReadBlockData

wiringPiI2CRawRead

int wiringPiI2CRawRead(int fd, uint8_t *values, uint8_t size)

fd: Datei Handle.
values: Lesepuffer.
size: Anzahl der Bytes die in den Lesepuffer gelesen werden sollen.
Rückgabewert: Anzahl der Bytes die gelesen wurden.

Beispiel

uint8_t i2cvalue;
int result = wiringPiI2CRawRead(fd, &i2cvalue, 1);
if (1 == result) {
    // 1 byte received, stored to i2cvalue  
} else {
    // error
}

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WiringPi-Bibliothek Dokumentation

Installation

Pin-Nummerierung und Raspbery Pi Modelle

Initialisierung

wiringPiSetup V2

wiringPiSetup V3

Basisfunktionen

pinMode

pinMode

digitalWrite

pullUpDnControl

digitalRead

Interrupts

wiringPiISR

wiringPiISRStop

waitForInterrupt

Hardware PWM (Pulsweitenmodulation)

pwmWrite

pwmSetRange

pwmSetMode

pwmSetClock

I2C - Bus

wiringPiI2CSetup

wiringPiI2CSetupInterface

wiringPiI2CWrite / wiringPiI2CWriteReg8 / wiringPiI2CWriteReg16 / wiringPiI2CWriteBlockData

wiringPiI2CRawWrite

wiringPiI2CRead / wiringPiI2CReadReg8 / wiringPiI2CReadReg16 / wiringPiI2CReadBlockData

wiringPiI2CRawRead

SPI - Bus

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