RPi.GPIO
RPi.GPIOとは、GPIOの制御用ライブラリの一つです。
GPIO制御ライブラリは他にもpigpio（後述）があります。
RPi.GPIOはRaspbianではデフォルトでインストールされているので、いきなりimportして使用することができます。
使用したコード
いきなりですが、コードです。
#coding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep
GPIO.setmode ( GPIO.BCM )
GPIO.setup ( 18, GPIO.OUT)
pi = GPIO.PWM ( 18, 50 ) #( pin, Hz )
pi.start ( 0 )
try:
while True:
duty = 50
pi.ChangeDutyCycle( duty )
except KeyboardInterrupt:
pass
p0.stop()
GPIO.cleanup()
使用するピンの宣言
GPIO.setmode ( GPIO.BCM )
GPIO.setup ( 18, GPIO.OUT)
ピン番号の指定方法（GPIO番号で指定）と、ピンモードが出力であることを宣言しています。
周波数を設定
pi = GPIO.PWM ( 18, 50 ) #( pin, Hz )
PWM信号を出力するピン番号と周波数を設定します。
ここでは、GPIO18から50Hzの矩形波を出力する設定になっています。
PWM信号を出力する
pi.start ( 0 )
ここで矩形波を出力しています。引数にはデューティ比が入ります。
ここでは説明の都合上０％に設定しています。
PWM信号の出力中にデューティ比を変更する
try:
while True:
duty = 50
pi.ChangeDutyCycle( duty )
ChangeDutyCycle関数を用いることで、PWMの波形を出力している途中でもデューティ比を変更することができます。
後述のようなチョット応用したプログラムなどで使用できます。
例外処理
except KeyboardInterrupt:
pass
p0.stop()
GPIO.cleanup()
Ctrl＋Cのショートカットが押下された場合の処理です。
PWMの出力を停止し、GPIOの出力設定をリセットします。
オシロで見てみた
手元のオシロスコープで観測してみました。
ちゃんと50Hzかつ50％のデューティ比の矩形波が出力されていました。
チョット応用
ちょっとしたプログラムを組みました。
デューティー比が0％から100%に増えていき、100％から0％まで減少するのを繰り返します。
これでモーターを制御するならば、速度が上がっていき、だんだんゆっくりになっていきます。
#coding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep
GPIO.setmode ( GPIO.BCM )
GPIO.setup ( 18, GPIO.OUT)
pi = GPIO.PWM ( 18, 50 ) #( pin, Hz )
pi.start ( 0 )
try:
while True:
for i in range(0, 100):
duty = i
pi.ChangeDutyCycle( duty )
sleep(0.1)
for i in range(0, 100):
duty = 100 - i
pi.ChangeDutyCycle( duty )
sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
pass
pi.stop()
GPIO.cleanup()問題点
RPi.GPIOを用いて50HzのPWM信号を出力することができますが、問題点があります。
それは高い周波数を安定して出すことができないのです。また、精度もそこまで良くありません。※筆者が試したところ8kHz辺りで頭打ちになりました…..
また、人の可聴域は20Hz~20kHzと言われていますので、この周波数帯でDCモーター等をPWM制御すると鳴き(PWM信号の音が聞こえる)の原因となります。
解決策
pigpioという比較的新しいGPIO制御ライブラリを用いる方法があります。
pigpioでは、高時間分解能でのGPIO制御を可能としています。
ただし、デーモン（常駐ソフト）を起動しておく必要があり、事前にインストール作業や設定作業が必要となります。
総評
RPi.GPIOを用いる場合は、電子オルゴール等の製作で役に立ちそうです。
一方で、可聴域外の高周波の出力は苦手としていることを念頭に、モータのPWM制御では使わないなど、使い分けをするのが良いでしょう。（音が鳴るのが気にならないなら無問題）
