GPIO 编程（Python）

关键概念

40 脚 GPIO 引脚图

接线前必须看懂引脚图。牢记电源脚和地脚的位置，别把信号接到电源上。下图标注 BCM 编号：

点亮第一颗 LED（gpiozero）

硬件连接：LED 长脚（正极）→ 220Ω 电阻 → GPIO17（物理 11 脚）；LED 短脚（负极）→ GND（物理 9 脚）。代码惊人地简单：

# blink.py — 让 LED 闪烁
from gpiozero import LED
from time import sleep

led = LED(17)      # BCM 17，即物理第 11 脚

while True:
    led.on()         # 点亮（输出高电平 3.3V）
    sleep(1)         # 亮 1 秒
    led.off()        # 熄灭
    sleep(1)

# 运行脚本（gpiozero 已预装，直接跑）
python3 blink.py
# LED 开始 1 秒一次地闪烁，Ctrl+C 停止

# 更简洁的写法：内置 blink 方法自动循环

# blink2.py — 用内置 blink，无需手写循环
from gpiozero import LED
from signal import pause

led = LED(17)
led.blink(on_time=0.5, off_time=0.5)  # 后台自动闪
pause()   # 阻塞主线程，让后台闪烁持续（否则脚本立即退出）

读取按键输入

硬件连接：按键一端 → GPIO2（物理 3 脚），另一端 → GND。gpiozero 的 Button 默认启用内部上拉电阻——未按时读高电平，按下时接通 GND 变低电平。

# button.py — 按键控制 LED
from gpiozero import LED, Button
from signal import pause

led = LED(17)
button = Button(2)   # 默认内部上拉，按下=接地=触发

# 方式一：轮询查询按键状态
# while True:
#     if button.is_pressed:
#         led.on()
#     else:
#         led.off()

# 方式二：事件回调（推荐，不占 CPU）
button.when_pressed = led.on    # 按下时点灯
button.when_released = led.off  # 松开时熄灭

print("按下按键点亮 LED，Ctrl+C 退出")
pause()   # 等待事件（回调在后台线程触发）

PWM 呼吸灯：让 LED 渐亮渐暗

普通 LED 只能全亮全灭。用 PWM 快速开关并调节占空比，就能实现亮度渐变。gpiozero 用 PWMLED，value 取 0.0~1.0 表示亮度。

# breathe.py — LED 呼吸灯
from gpiozero import PWMLED
from time import sleep

led = PWMLED(17)   # 支持 PWM 的 LED 对象

while True:
    # 渐亮：亮度从 0 到 1
    for i in range(0, 101):
        led.value = i / 100.0   # value ∈ [0.0, 1.0]
        sleep(0.01)
    # 渐暗
    for i in range(100, -1, -1):
        led.value = i / 100.0
        sleep(0.01)

# breathe2.py — gpiozero 内置 pulse 一行搞定呼吸效果
from gpiozero import PWMLED
from signal import pause

led = PWMLED(17)
led.pulse(fade_in_time=1, fade_out_time=1)  # 自动呼吸
pause()

底层库对比：gpiozero vs RPi.GPIO

了解底层库有助理解原理和排障。同样点灯，RPi.GPIO 需要更多样板代码：

# 用 RPi.GPIO 底层库点灯（仅 Pi 4 及以前；Pi 5 请用 lgpio）
import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)        # 用 BCM 编号
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)      # 手动设为输出

try:
    while True:
        GPIO.output(17, GPIO.HIGH)  # 高电平
        time.sleep(1)
        GPIO.output(17, GPIO.LOW)   # 低电平
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()             # 必须手动清理引脚状态