Mrugająca dioda LED

Prosty projekt elektroniczno-programowy na start. Przed rozpoczęciem programowania mrugającej diody warto zajrzeć na stronę o podstawach pythona.

Do czego zmierzamy

Chcemy uzyskać taki efekt jak na filmie poniżej, czyli swobodną kontrolę nad jednym z cyfrowych wyjść Maliny. Stan wyjścia będziemy testowali diodą LED.

Dioda do wykrywania stanów logicznych - trochę elektroniki

Części SMD są naprawdę małe (kratka ma bok 1cm). Z lewej opornik -- element pozwalający ograniczać przepływ prądu, kierunek jego podłączania ani kolejność nie ma znaczenia (mógłby być odwrócony albo z drugiej strony diody). Po prawej dioda LED -- zauważ, że ma jeden styk jest specjalnie wyróżniony (tutaj zielony marker bliżej lewego boku), który musi być podłączony do masy zasilania (podłączenie tego styku do "+" może ją łatwo uszkodzić).

Żeby przygotować naszą sondę logiczną kładziemy elementy jak na zdjęciu obok. Następnie -- najlepiej dociskając z góry ramionami pęsety każdy z elementów -- dotykamy obu środkowych styków jednocześnie rozgrzanym grotem lutownicy z niewielką ilością cyny, im krócej tym lepiej, sekunda powinna starczyć. Stopiona cyna powinna spłynąć między elementy i stworzyć połączenie (zarówno elektryczne jak i mechaniczne).

Teraz przygotowujemy krótkie odcinki kabelków miedzianych. Najlepiej jeśli jeden z nich, który przylutujemy od strony masy diody LED (od strony zielonych markerów) był czarny bo tego koloru używa się zwykle do oznaczania masy i przyjęcie takiej konwencji ułatwia szybką orientację, który kabel gdzie przytknąć. Kabelki mniej więcej takiej długości jak na filmie. Ściągamy izolację na małym odcinku na końcach (2mm wystarczy) i cynujemy rozgrzaną lutownicą jeszcze przed lutowaniem do pary dioda-opornik. Takie wstępne pocynowanie końcówek ułatwia potem lutowanie do małych elementów SMD, których nie chcemy "usmażyć" zbyt długim podgrzewaniem.

Kable układamy w linii ze zlutowaną wcześniej parą elementów i podobnie jak przed chwilą wkładając rozgrzaną lutownicę w środek z odrobiną cyny łączymy razem.

Na koniec na całość możemy nałożyć przeźroczystą rurkę termokurczliwą i zatopić w niej elementy. Sonda gotowa. Jeśli wszystko zrobiliśmy dobrze podłączona do dwóch baterii "paluszków" powinna się zaświecić. Bateria ma masę na od strony płaskiego końca, a biegun dodatni tam gdzie znajduje się dodatkowa wypustka.

Gdzie tą sondę podłączyć?

Zacznijmy od ostrzeżenia: Podłączanie czegoś do płytki Maliny wywołuje konkretne obciążenia elektryczne. Złącze 40 pinowe nie zostało pomyślane jako "publicznie" dostępne (takie jak np. różne złącza w komórce) i zakłada się, że korzysta z niego świadomy użytkownik, który wie co robi. Łącząc przypadkowe piny bez wielkiego wysiłku można spalić płytkę i w ten sposób pozbyć się jej. Biorąc pod uwagę, że na nowe dostawy Maliny Zero trzeba czekać zwykle około miesiąca, efekt może być średnio przyjemny.

Oczywiście od razu dodajmy, że lepiej spalić płytkę i się czegoś dowiedzieć niż siedzieć i patrzyć jak inni się bawią! Oczywiście najwygodniej bawić się nie psując sobie narzędzi, ale znów bez przesady!

Piny złącza 40 pinowego liczy się zaczynając od kwadratowego (numer 1), a dalej "zygzakiem". Poniżej numeracja z zaznaczonym miejscem podłączenia diody tak jak na filmie powyżej.

zasilanie 3.3V	1			2	zasilanie 5V
	3			4	zasilanie 5V (UWAGA: Wcześniej było źle oznaczone jako masa!)
	5			6	masa (tutaj można podłączyć masę diody)
	7			8	GPIO 14 procesora Maliny połączone jest z tym wyjściem (tu podłączamy dodatni biegun kabelka z diodą)
itd...
	37			38
	39			40

Włączanie i wyłączanie diody w pythonie

Kilka podstawowych informacji o pisaniu programów w pythonie zawiera ta strona. Poniżej zakładamy, że już coś na ten temat wiesz.

Poniżej prosty kod przełączający diodę podłączoną do wyjść tak jak na schemacie powyżej. Kod będzie działał tylko na Raspbianie ponieważ tylko tam dostępny jest "malinowy" moduł RPi.GPIO. Próba jego importowania na innym systemie skończy się komunikatem o jego braku.

Uwaga: W kodzie poniżej zmieniłem tryb numeracji wyjść na zgodny z układem płytki. Zamiast poprzedniego GPIO 14 zgodnego z numeracją procesora, teraz używamy 8, czyli po prostu numeru styku (jak na diagramie wyżej).

# coding: utf-8

# wczytujemy moduł pythona zawierający funkce obsługi czasu 
import time                              

# a w tym module mamy funkcje do obsługi wyjść złącza 40 pinowego
# żeby było prościej zapisywać kod będziemy go nazywać dalej w programie krótszą nazwą i bez dużych liter (gpio zamiast RPi.GPIO)
import RPi.GPIO as gpio       

# moduł RPi.GPIO może używać dwóch różnych sposobów numerowania pinów; nas interesuje w tej chwili wygodniejszy 
# tryb BOARD (z ang. płytka), w którym numeracja pinów w kodzie zgadza się numerami styków złącza na płytce Maliny 
gpio.setmode(gpio.BOARD)

# będziemy się bawić wyjściem GPIO 14 procesora, które na płytce jest podłączone do styku numer 8
# chcemy używać go do wysyłania sygnałów dlatego ustawiamy tryb OUT (można też odczytywać piny jeśli mamy podłączony jakiś czujnik) 
gpio.setup(8, gpio.OUT)  

ile_powtorek = 0   # zmiena, która będzie odliczała kolejne powtórki

while ile_powtorek < 100:   # while powtarza instrukcje tak długo jak długo spełniony jest podany warunek

    gpio.output(8, 0) # ustawienie napięcia 0V na styku nr 8, dioda gaśnie
    time.sleep(0.5)    # pół sekundy czekamy

    gpio.output(8, 1) # ustawienie napięcia 3.3V styku nr 8, dioda zapala się
    time.sleep(0.5)    # znów chwilę czekamy

    # zwiększamy zmienną ile powtórek o jeden -- w końcu osiągnie ona wartość 100, while przestanie powtarzać i program się skończy
    ile_powtórek  = ile_powtorek + 1

# porządki, czyli przywracamy pierwotne ustawienia wyjść (dobry zwyczaj) zanim skończymy program
gpio.cleanup()

Żeby powyższy kod wykonać na Malinie trzeba go zapisać w pliku i przesłać do na jej kartę. Oczywiście można to zrobić przy pomocy czytnika kart, ale byłaby to raczej bardzo niewygodna metoda. W najbliższym czasie zapiszę jak to zrobić korzystając z połączenia sieciowego.

Tymczasem proponuję wykonywać kod linijka po linijce w terminalu Maliny, przy czym przypomnę, że wielolinijkową pętlę while można zapisać w jednej linii tak jak poniżej. Dla uproszczenia zapisu komentarze zostały usunięte, a testowanie wartości zmiennej ile_powtorek zastąpione "zawsze prawdą" (True), a więc pętla będzie się wykonywała dopóki nie przerwiemy jej klawiszami Ctrl-C.

while True:  gpio.output(14, 0); time.sleep(0.5); gpio.output(14, 1); time.sleep(0.5);