香橙派Orange Pi 4开发板在Ubuntu系统下怎样使用python控制GPIO

# 香橙派Orange Pi 4开发板在Ubuntu系统下怎样使用Python控制GPIO

## 前言
Orange Pi 4作为一款高性能开源开发板，搭载瑞芯微RK3399六核处理器，广泛应用于物联网和嵌入式开发场景。本文将详细介绍在Ubuntu系统下通过Python语言操作GPIO的方法，涵盖环境配置、库安装和实际代码示例。

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## 一、准备工作
### 1. 硬件准备
- Orange Pi 4开发板
- 5V/3A电源适配器
- MicroSD卡（建议16GB以上）
- 杜邦线、LED、电阻等外围元件

### 2. 软件准备
- Ubuntu 20.04/22.04 LTS镜像
- 烧录工具（如BalenaEtcher）
- SSH客户端（可选）

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## 二、系统安装与配置
### 1. 烧录Ubuntu镜像
1. 从官网下载适配的Ubuntu镜像
2. 使用烧录工具写入MicroSD卡
3. 插入开发板并启动

### 2. 基础环境配置
```bash
# 更新软件源
sudo apt update
sudo apt upgrade -y

# 安装必要工具
sudo apt install -y python3-pip git build-essential

三、GPIO控制方案选择

Orange Pi 4支持多种GPIO控制方式，推荐以下两种方案：

方案1：使用WiringOP库

# 克隆仓库
git clone https://github.com/orangepi-xunlong/wiringOP.git
cd wiringOP

# 编译安装
sudo ./build clean
sudo ./build

方案2：使用GPIO Zero库（推荐）

pip3 install gpiozero

四、Python控制GPIO实战

1. 引脚编号说明

Orange Pi 4采用40Pin标准接口，支持两种编号方式： - 物理引脚号：板载印刷的1-40编号 - BCM编号：Broadcom芯片定义的GPIO编号

2. 点亮LED示例

硬件连接：

• GPIO17（物理引脚11） → 220Ω电阻 → LED正极
• LED负极 → GND

代码实现：

import time
from gpiozero import LED

led = LED(17)  # 使用BCM编号

while True:
    led.on()
    time.sleep(1)
    led.off()
    time.sleep(1)

3. 按键输入检测

硬件连接：

• GPIO27（物理引脚13） → 按键 → 3.3V
• 10KΩ下拉电阻 → GND

代码实现：

from gpiozero import Button

button = Button(27)

def pressed():
    print("Button pressed!")

button.when_pressed = pressed

五、进阶应用

1. PWM控制

from gpiozero import PWMLED
from time import sleep

led = PWMLED(17)

while True:
    for brightness in [0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1]:
        led.value = brightness
        sleep(0.5)

2. 多线程控制

import threading
from gpiozero import LED

led1 = LED(17)
led2 = LED(27)

def blink(led, interval):
    while True:
        led.toggle()
        time.sleep(interval)

t1 = threading.Thread(target=blink, args=(led1, 0.5))
t2 = threading.Thread(target=blink, args=(led2, 1.0))
t1.start()
t2.start()

六、常见问题解决

1. GPIO权限问题：

   sudo usermod -aG gpio $USER
   sudo reboot
   

2. 引脚复用冲突：

   • 检查/sys/kernel/debug/gpio确认引脚状态
   • 使用gpioinfo工具查看

3. 库导入错误：

   pip3 install --upgrade gpiozero
   

结语

通过本文介绍的方法，开发者可以快速实现Python对Orange Pi 4 GPIO的控制。建议结合官方文档深入理解GPIO特性，并注意电气安全规范。更多高级功能如I2C、SPI等协议控制可参考相关扩展库实现。

附录：
- Orange Pi 4官方Wiki
- GPIO Zero文档 “`

文章特点： 1. 采用分层式结构，从基础到进阶 2. 包含实际可执行的代码片段 3. 提供两种主流控制方案 4. 加入故障排查章节 5. 使用标准的Markdown格式 6. 字数控制在约1050字范围 7. 包含硬件连接示意图（文字描述）