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在这个数字化的时代，嵌入式系统的应用越来越广泛，而树莓派作为一款强大的微型计算机，为我们提供了一个理想的平台来探索嵌入式编程的奇妙世界。本文将带你从零开始，通过 Python 语言，深入剖析树莓派编程的方方面面。
1. 起步
在编程的世界里，每一次冒险都需要一个良好的起点。我们将从树莓派的基础入手，介绍硬件的基本概念，了解 GPIO（通用输入输出）引脚的奥秘。以下是一个简单的 Python 脚本，用于点亮树莓派上的 LED 灯，为我们的旅程拉开序幕：
import RPi.GPIO as GPIOimport time# 设置 GPIO 模式GPIO.setmode(GPIO.BOARD)# 定义 LED 引脚led_pin = 11# 设置引脚为输出GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)try:while True:# 点亮 LEDGPIO.output(led_pin, GPIO.HIGH)time.sleep(1)# 等待1秒# 熄灭 LEDGPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)time.sleep(1)# 等待1秒except KeyboardInterrupt:# 清理 GPIO 资源GPIO.cleanup()这段代码通过 GPIO 控制 LED 灯的亮灭，为我们后续的探险打下基础。
2. 传感器与数据采集
树莓派的魅力在于其丰富的 GPIO 接口，使得我们能够轻松与各种传感器进行交互。让我们尝试连接一个温湿度传感器，获取周围环境的数据，并用 Python 进行实时监测。
import Adafruit_DHT# 设置传感器类型和引脚sensor = Adafruit_DHT.DHT22sensor_pin = 4try:while True:# 读取传感器数据humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, sensor_pin)# 打印数据if humidity is not None and temperature is not None:print(f'Temperature: {temperature:.2f}°C, Humidity: {humidity:.2f}%')else:print('Failed to retrieve data. Try again.')time.sleep(2)# 等待2秒except KeyboardInterrupt:print('Monitoring stopped.')这段代码利用 Adafruit_DHT 库读取温湿度传感器数据，为我们提供了实时的环境信息。
3. 网络与远程控制
让树莓派融入网络，我们可以通过远程控制实现更多的可能性。以下是一个简单的 Flask Web 应用，用于通过浏览器远程控制 LED 灯的开关状态：
from flask import Flask, render_templateimport RPi.GPIO as GPIOapp = Flask(__name__)# 设置 GPIO 模式GPIO.setmode(GPIO.BOARD)# 定义 LED 引脚led_pin = 11# 设置引脚为输出GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)@app.route('/')def index():return render_template('index.html')@app.route('/toggle')def toggle():# 切换 LED 状态GPIO.output(led_pin, not GPIO.input(led_pin))return 'Toggled the LED state.'if __name__ == '__main__':app.run(debug=True, host='0.0.0.0')这个 Web 应用允许你通过访问树莓派的 IP 地址，在浏览器中切换 LED 灯的状态，实现了远程控制的功能。
结语
通过这篇文章，我们深入探讨了从基础到进阶的树莓派编程知识。从点亮 LED 灯到实时监测环境数据，再到远程控制，这一系列的实例为你展示了树莓派和 Python 编程的强大潜力。希望你在这次奇妙的嵌入式之旅中获得了充实的经验和知识。
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