実習 Raspberry Pi GPIO
Raspberry Pi GPIOでLEDチカチカ

内 容

• 3. Raspberry Pi GPIOでLEDチカチカ
• 3-1. Raspberry Piのピン配置
• 3-2. LEDを光らせる
• 3-3. LEDチカチカ
• 3-4. 3色のLEDを使用して交通信号を作る

3. Raspberry Pi GPIOでLEDチカチカ

第3章ではラズベリーパイを使ってハードウェアを動かしてみましょう．ハードウェアといっても初めは簡単で,LEDを光らせるだけです．通称『LEDチカチカ』です．これがハードウェア制御の手始め『hello, world』です．（なお，この章で対象とする RaspberryPiは 『Raspberry Pi 3 Model B』です．RaspberryPiの種類によってはピン配置やハード構成に違いがある可能性があります．）

3-1. Raspberry Piのピン配置

電気的な信号の入出力に必要な端子は表1のように構成されています．HDMI端子を左に，GPIO端子列が右に，USB端子が下になるようにRaspberryPIを置き，上端の左が1番端子，右が2番端子で下に行くにしたがって端子番号が増えていきます．

1. GPIOは合計40本ある
2. GPIOは2～27の26本ある(GPIO:General Purpose Input/Output汎用入出力)
3. GNDは8本ある
4. +5V端子は2本あり+5Vの電圧を利用できる
5. +3.3V端子は2本あり+3.3Vの電圧を利用できる
6. 他にID_SC,ID_SDがある

3-2. LEDを光らせる

LEDを光らせましょう．ここでは点滅はさせません．RaspberryPiの+3.3Vを利用してLEDを光らせるだけです．

1. RaspberryPiの+3.3V(1)に赤のジャンパを刺し，反対側をブレッドボードのライン赤に刺す　（電源ライン）
2. RaspberryPiのGND(9)に青のジャンパを刺し，反対側をブレッドボードのライン青に刺す　（GNDライン）
3. 抵抗の片側をライン赤に刺し，反対側をブレッドボードのライン15に刺す
4. LEDのアノード(長いリード)側をライン15に刺し，反対(カソード)側をライン17に刺す
5. ライン17とライン青をジャンパーで結ぶ

以上で回路は出来上がり，RaspberryPIに電源端子にUSB 5Vを刺せばLEDが光るはずです．これでRaspberryPiの電源とLEDの確認はOKです．

図1　LED回路図（直接給電）

LEDは光りましたか？R1の100ΩはLEDに流れる電流を制限しています．LEDを使用するときは必ず使用する必要があります．抵抗値はLEDの仕様から計算する必要があります．電源電圧が3.3Vで赤黄緑のLEDなら100Ω程度でしょう．

3-3. LEDチカチカ

今度はLEDを点滅（チカチカ）させます．

1. 抵抗のライン赤側を外しライン11に刺す
2. 新たなジャンパをライン11に刺す
3. ジャンパの反対側をGPIO4(7)にさす

図2を参照して回路を作成してください．

図2 LEDチカチカの回路図

(1)LEDを点灯する

ソースリスト1にpythonプログラムを示します．エディタから入力して実行してください.

ソースリスト1 LEDを点灯 (led-on.py)

10:#! /user/bin/env python
20:
30:import RPi.GPIO as GPIO
40:#GPIO.cleanup()
50:
60:GPIO.setmode( GPIO.BCM )
70:GPIO.setup( 4, GPIO.OUT )
80:GPIO.output( 4, GPIO.HIGH )

必要なコマンドを以下に示します．

$ nano led-on.py ↵ (または gedit led-on.py)
$ python led-on.py ↵

入力するとき行番号とその隣の「:」は除いて入力してください．

(2)LEDを消灯する

ソースコードを変更して，LEDを消灯してください．＜ヒント＞GPIO.HIGHをGPIO.LOWに変更して，実行してください．ファイル名をled-on.pyからほかの名前に変更して保存してください．

(3)LEDを点滅する

ソースコード2を入力，実行してLEDを点滅させてください．終了するときはCTRL+Cです．

ソースコード2 LED点滅 (led-on-off.py)

010:#! /user/bin/env python
020:
030:import RPi.GPIO as GPIO
040:import time
050:
060:#GPIO.cleanup()
070:GPIO.setmode( GPIO.BCM )
080:GPIO.setup( 4, GPIO.OUT )
090:
100:while True:
110:    GPIO.output( 4, GPIO.HIGH )
120:    time.sleep( 1 )
130:    GPIO.output( 4, GPIO.LOW )
140:    time.sleep( 1 )

(4)LEDをスイッチでON/OFFする

ソースコード4を入力，実行してLEDの点滅をON/OFFさせます．タクトスイッチを使った回路をつくりGPIO17と結びます

図3 スイッチ回路（プルアップ）

ソースコード4 LED点滅のON/OFF (led-on-off-sw.py)

010:#! /user/bin/env python
020:
030:import RPi.GPIO as GPIO
040:import time
050:
060:#GPIO.cleanup()
070:
080:GPIO.setmode(GPIO.BCM)
090:GPIO.setup(4,GPIO.OUT)
100:GPIO.setup(17,GPIO.IN)
110:
120:while True:
130:    if GPIO.input(17)==GPIO.HIGH:
140:        GPIO.output(4,GPIO.HIGH)
150:    time.sleep(1)
160:    GPIO.output(4, GPIO.LOW )
170:    time.sleep(1)
180:

3-4. 3色のLEDを使用して交通信号を作る

応用問題です．赤，青，黄のLEDと3本の抵抗を使って交通信号を作ってください．

応用問題２です．タクトスイッチを押すと赤→青→黄の変化が速くなる．

高速な信号例

次は『Windowsによるネットワーク共有接続』です．