学堂
精培
企业培训
CTO训练营
鸿蒙社区
收藏本站
公众号矩阵
移动端

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形) 原创 精华

发布于 2021-10-8 14:37
浏览
6收藏

        通过前面两篇贴子的介绍,相信大家已经掌握如何使用 Python 操作 GPIO 和 I2C 了。那么今天我们可以更进一步,通过 Python 中的 GPIO 和 PWM 接口使蜂鸣器发声。当然,如果只是实现这个功能就太无聊了,所以我们可以扩展一下,做个稍微有意思一些的东西。

 

嗯。。。想想做点啥呢?!

 

翻箱倒柜一番之后,我找到了下面这块扩展板。

 

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区

        这是小熊派鸿蒙开发套件中的“智慧安防”扩展板,板子上搭配了一个红外传感器和一个蜂鸣器。基于这个板子,可以开发一个简单的安防案例:当红外传感器有感应(有人靠近)时,触发蜂鸣器发出警告(发声)

 

        在开始之前需要先介绍一个新概念:脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation),即:PWM。这是一个属于硬件电路层面的概念,对于物联网开发来说不需要特别深入的对它进行研究,只需要掌握基本原理后应用到开发中即可。

 

简单的说,PWM 就是利用数字信号输出模拟信号的一种技术。

 

        众所周知,现代计算机系统是数字驱动的,即:所有计算机部件在高低电平的交替驱动下工作。如果所有的外设都是数字的,那么事情就很简单了,直接 GPIO 连接就可以通信。然而,有些外设就不是数字的,而是模拟的,需要接收模拟信号(如:正弦波信号),所以需要借助处理器使用 PWM 技术实现模拟信号。

 

基本原理如下:

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区根据电工电子学老师的说法,如果需要产生这样的一个正弦波,可以用多个方波代替,其效果是相同的。

 

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区

图 a) 中的正弦波可以用一个个幅值相同但是宽度不同的方波代替,如图 b) ,只要这些方波与 t 轴围起来的面积和原始正弦波与 t 轴围起来的面积相同即可。

 

有了上面的原理之后,接下来需要讨论的就是:如何调节出等效的方波?

 

为了解决这个问题,需要了解占空比的概念!

 

占空比指在一个周期内,信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比。

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区

在上图中一个周期是 4ms ,而高电平在一个周期中的持续时间是 1ms,所以占空比为 25% 。

 

掌握了这些理论性的东西之后,就可以考虑如何实操的问题了:怎么实现 PWM 信号(方波信号)输出?

 

        很幸运,Hi3861中自带了 PWM 模块,所以在代码层面只需要调用相关 API 接口向 PWM 模块设置必要参数,就可以输出需要的连续 PWM 信号(方波信号)。

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区

上面表格中的接口功能可谓一目了然,几乎可以做到“开箱即用”,唯一需要做解释的就是 start( port, duty, freq ) 这个函数, port 表示 PWM 信号的输出通道编号,freq 用于控制 PWM 信号的输出频率,duty 用于指定占空比,占空比的值为 duty 和 freq 的比值。

 

Ok! 有了这些铺垫,可以上代码了!

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区

Snippet 1部分的代码先对 GPIO_7 进行初始化和功能设置,目的是接收 is1 也就是红外传感器的感应信号,当Hi3861接收到这个红外感应信号就会触发回调 is1_callback() 。Snippet 2 部分的代码复用 GPIO_8 使其连接 PWM 模块,目的是对 PWM 进行参数设置。这里可以更进一步的给大家科普一下 GPIO 和 PWM 的关系:在理论上可以直接用 GPIO 产生需要的方波信号,但现实中并不会这么做!原因很简单,这么做会耗费大量的处理器资源,并且产生的方波信号频率有限。所以,一般都会引入独立的 PWM 模块,处理器通过 GPIO 与这个模块连接在一起,从而能够对其进行参数设置。之后,具体产生方波的工作就由 PWM 模块完成了

 

接下来,看看回调函数 is1_callback() 的实现。

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区

代码很简单,核心部分就是对变量 pwm_on 进行标记,即:当接收到红外感应信号的时候将 pwm_on 赋值为 True

 

然后呢?

 

然后在别处进行处理!

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区

脚本文件的最后,可以看到处理 pwm_on 为 True 的代码,即:当 pwm_on 为 True 时,调用 start() 函数促使 1 号 PWM 通道产生方波信号。而 1 号 PWM 通道连接的是一个蜂鸣器,产生方波信号的最终结果就是使得蜂鸣器发声。

 

整体流程如下:

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区最终效果如下:

使用Python开发鸿蒙设备程序(3-安防系统雏形)-鸿蒙HarmonyOS技术社区

可以看到,当我靠近开发板时,红外感应器立即发送感应信号,进而触发蜂鸣器发声。

 

WOW! 一个简单的安防系统就这么完成了!

 

PS:

最新版 Python 引擎库能够支持几乎所有鸿蒙的外设接口,以及基础浮点运算。

 

感兴趣的同学可下载附件中的代码和文件自行编程尝试。

 

Enjoy It!

 

代码开源地址: https://gitee.com/delphi-tang/python-for-hos

©著作权归作者和HarmonyOS技术社区共同所有,如需转载,请注明出处,否则将追究法律责任
dt_python_demo.zip 6.92K 9次下载
libdtpython.zip 221.21K 9次下载
pwm-demo.zip 587B 7次下载
已于2021-10-8 19:38:06修改
11
收藏 6
回复
举报
回复
添加资源
添加资源将有机会获得更多曝光,你也可以直接关联已上传资源 去关联
    相关推荐