实例1：控制树莓派板载LED灯闪烁

实验目的

1. 通过背景知识学习，了解四足机器人mini pupper搭载的微型控制计算机：树莓派。
2. 通过对树莓派板载LED灯的状态读写控制，熟悉树莓派本身的操作及Linux中文件的读写。
3. 掌握常见函数time.sleep()的用法。

实验要求

使用Python语言编程，通过Linux文件的读写操作，周期性地改变树莓派状态指示灯的亮灭状态，使之发生周期为一秒的持续明暗闪烁。

实验知识

1. 什么是树莓派？

树莓派（Raspberry Pi）是英国树莓派基金会开发的低成本微型单板计算机，硬件上配置有SoC (片上系统)，具有 GPU和RAM并支持有线、无线连接方案。值得称道的是，树莓派有着完善的社区与软件支持，这极大地方便了机器人开发初学者的入门学习。
树莓派在具备计算机基本功能的同时，保持着一张卡片的大小，这意味着你可以简单便捷地搭建自己的机器人编程平台，并将这台微型计算机部署在小巧可爱的四足机器狗mini pupper上。

图片1：树莓派4B
参考链接：树莓派

2. 树莓派状态指示灯

在树莓派4B上，状态指示灯对应的文件如下，通过对Linux系统中对应文件的读写操作，可以改变状态指示灯的亮灭状态。

#	树莓派4B状态灯
/sys/class/leds/led0/brightness	#	灯1二进制亮灭开关
/sys/class/leds/led1/brightness	#	灯2二进制亮灭开关

本实例中的使用：

status_led = open('/sys/class/leds/led1/brightness', 'wb', 0)

图片2：树莓派板载的LED灯

3. Python open()函数的用法

python open() 函数用于打开一个文件，在Linux中，相当多的操作是通过对文件的读写完成的。

varible_name = open(file_name,mode,buffering)
#	name : 要访问的文件名，需以字符串形式表现，比如'/sys/class/leds/led1/brightness'
#	mode : 打开文件的模式，写入的模式为：'wb' 意为以二进制方式写入
#	buffering ：缓冲，为了不调用close方法，实现无缓冲写入，此处为：0

本实例中的使用：

status_led = open('/sys/class/leds/led1/brightness', 'wb', 0)

参考链接：Python open（）函数

4. Python sleep()函数的用法

python sleep()函数推迟调用线程的运行，可以实现延时功能，这使得LED灯在改变状态后可以保持一段时间再发生下一次状态的改变。
调用sleep()函数需首先引入time库的sleep函数。

from time import sleep
#	引入time库的sleep函数

time.sleep(time)
#	暂缓延时，长达time

本实例中的使用：

from time import sleep	#	在文件头引入time库的sleep函数
sleep(0.5)	#	用于延时，保持灯的状态

参考链接：Python time.sleep（）函数

5. 对文件的写入

python的file.write()函数用于向文件中写入指定的字符串。
在文件关闭以及缓冲区刷新前，字符串是暂未写入文件，而是存在缓冲区里，为了使树莓派快速改变灯的亮灭状态，采用了无缓冲写入，因此open()的buffering为0，实现无缓冲写入。
当文件使用二进制写入时，需要使用encode()方式转为bytes形式，或者在其前加b。

status_led.write(b'1')	#	LED熄灭 b为指定二进制
status_led.write(b'0') 	#	LED开启

实验步骤

1. 编写Python程序 led_blink.py

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
#	led_blink.py 
#	使树莓派状态指示灯的亮灭状态周期性地改变，发生周期为一秒的持续明暗闪烁。

from time import sleep
status_led = open('/sys/class/leds/led1/brightness', 'wb', 0)
#	mini pupper 默认禁用了开启后的指示灯，如led1无法闪烁，此处可改为led0
#	如果你希望启用指示灯，请修改/boot/firmware/config.txt
#	修改config.txt的具体方法可查看课程的进阶参考文档中实例1部分
while True:
    status_led.write(b'0')	#	Turn on
    sleep(0.5)
    status_led.write(b'1')	#	Turn off
    sleep(0.5)

2. 运行程序，观察效果

在led_blink.py的目录下执行以下命令：

sudo python led_blink.py

此时应观察到树莓派状态指示灯的亮灭状态周期性地改变，发生周期为一秒的持续明暗闪烁。

图片3：板载LED灯闪烁

实验总结

经过本知识点的学习和实验操作，你应该能达到以下水平：

知识点	内容	了解	熟悉	掌握
树莓派	树莓派的来历、用途及基本硬件性能	✔
树莓派	树莓派的状态指示灯	✔
Linux	Linux的文件读写		✔
语言	延时函数time.sleep()的用法			✔