从RPi.GPIO移植

如果您熟悉 RPi.GPIO 库，就会习惯于编写处理引脚和引脚状态的代码。在本文档的示例中，您会发现我们通常使用的是 LED 和 Button，而不是输入引脚和输出引脚。

GPIO Zero 提供了代表设备的类，因此，与其说有一个引脚编号并告诉它高电平，不如说有一个 LED 并告诉它亮起来；与其说有一个引脚编号并询问它是高电平还是低电平，不如说有一个按钮并询问它是否按下。此外，GPIO Zero 没有模板代码，只需导入需要的部分即可。

GPIO Zero 提供了许多设备类，每个类都有专门针对该设备的特定方法和属性。例如，HC-SR04 距离传感器的功能可在 DistanceSensor 类中找到。

除了特定的设备类，我们还提供基类 InputDevice 和 OutputDevice。这些类与 RPi.GPIO 中对应类的一个主要区别是，它们是类而不是函数，这意味着您需要初始化一个类，并提供其引脚编号，但之后您再也不需要使用该引脚编号，因为它已被对象存储。

GPIO Zero 最初只是 RPi.GPIO 的顶层，但后来我们增加了对其他各种底层引脚库的支持。RPi.GPIO 目前是默认使用的引脚库。如需了解更多信息，请参阅更改引脚工厂。

输出设备

在 RPi.GPIO 中打开 LED：

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setup(2, GPIO.OUT)

GPIO.output(2, GPIO.HIGH)

在 GPIO Zero 中打开 LED：

from gpiozero import LED

led = LED(2)

led.on()

LED 类还通过 blink() 方法支持线程闪烁。

OutputDevice 是输出设备的基类，其使用方式与 RPi.GPIO 中的输出设备类似。

请查看支持的输出设备的完整列表。其他输出设备也有类似的属性和方法名称。基类的命名有共性，如 OutputDevice.is_active，在设备类中有别名，如 LED.is_lit。

输入设备

在 RPi.GPIO 中读取按下的按钮：

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setup(4, GPIO.IN, GPIO.PUD_UP)

if not GPIO.input(4):
    print("button is pressed")

在 GPIO Zero 中读取按下的按钮：

from gpiozero import Button

btn = Button(4)

if btn.is_pressed:
    print("button is pressed")

请注意，在 RPi.GPIO 示例中，按钮的设置选项是 GPIO.PUD_UP，意思是 "上拉"，因此当按钮未按下时，引脚为高电平。当按钮被按下时，引脚变为低电平，因此需要否定条件（if not）。如果按钮配置为下拉，则逻辑相反，条件将变为 if GPIO.input(4)：

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setup(4, GPIO.IN, GPIO.PUD_DOWN)

if GPIO.input(4):
    print("button is pressed")

在 GPIO Zero 中，按钮的默认配置是上拉，但可以在初始化时进行配置，其余代码保持不变：

from gpiozero import Button

btn = Button(4, pull_up=False)

if btn.is_pressed:
    print("button is pressed")

RPi.GPIO 还支持阻塞边缘检测。

在 RPi.GPIO 中等待上拉按钮被按下：

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setup(4, GPIO.IN, GPIO.PUD_UP)

GPIO.wait_for_edge(4, GPIO.FALLING):
print("button was pressed")

GPIO Zero 中的等效值：

from gpiozero import Button

btn = Button(4)

btn.wait_for_press()
print("button was pressed")

同样，如果按钮被下拉，逻辑就会颠倒。我们不再等待下降沿，而是等待上升沿：

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setup(4, GPIO.IN, GPIO.PUD_UP)

GPIO.wait_for_edge(4, GPIO.FALLING):
print("button was pressed")

同样，在 GPIO Zero 中，唯一的区别在于初始化：

from gpiozero import Button

btn = Button(4, pull_up=False)

btn.wait_for_press()
print("button was pressed")

RPi.GPIO 具有线程回调功能。您需要创建一个函数（必须包含一个参数），并将其与引脚编号和边缘方向一起传递给 add_event_detect：

import RPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

def pressed(pin):
    print("button was pressed")

def released(pin):
    print("button was released")

GPIO.setup(4, GPIO.IN, GPIO.PUD_UP)

GPIO.add_event_detect(4, GPIO.FALLING, pressed)
GPIO.add_event_detect(4, GPIO.RISING, released)

在 GPIO Zero 中，通过分配 when_pressed 和 when_released 属性，可以为这些操作设置回调：

from gpiozero import Button

def pressed():
    print("button was pressed")

def released():
    print("button was released")

btn = Button(4)

btn.when_pressed = pressed
btn.when_released = released

此外，还提供了 when_held，其中 "hold" 的时间长度是可配置的。

回调函数不需要任何参数，但如果需要参数，则会传入按钮对象，以便确定是哪个按钮调用了函数。

InputDevice 是输入设备的基类，其使用方式与 RPi.GPIO 中的输入设备类似。

查看输入设备的完整列表。其他输入设备也有类似的属性和方法名称。基类中的命名存在共性，如 InputDevice.is_active，在设备类中有别名，如 Button.is_pressed 和 LightSensor.light_detected。

复合设备、电路板和附件

有些设备需要连接多个引脚，例如距离传感器、LED 组合或 HAT。有些 GPIO Zero 设备在一个对象中包含多个设备连接，如 RGBLED、LEDBoard、DistanceSensor、Motor 和 Robot。

使用 RPi.GPIO，您将有一个输出引脚用于触发，一个输入引脚用于回音。您将为回音计时并计算距离。使用 GPIO Zero，您只需创建一个 DistanceSensor 对象，指定触发器和回声引脚，然后读取 DistanceSensor.distance 属性，该属性会在类的实现过程中自动计算距离。

电机()Motor) 类控制两个输出引脚，用于驱动电机前进或后退。机器人(Robot) 类控制四个输出引脚（两个电机）的正确组合，以驱动机器人前进或后退以及左右转动。

LEDBoard 类可接受任意数量的引脚，每个引脚控制一个 LED。生成的 LEDBoard 对象可用于一起控制所有 LED（全部打开/全部关闭），或按索引单独控制。此外，还可以对该对象进行迭代，按顺序打开 LED。请参阅高阶用法中的相关示例（包括切片）。

PWM(脉宽调制)

这两个库都支持对任何引脚进行软件 PWM 控制。根据所使用的引脚库，GPIO Zero 也可以支持硬件 PWM（使用 RPIOPin 或 PiGPIOPin）。

使用 PWM 的一个简单例子是控制 LED 的亮度。

在 RPi.GPIO：

import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setup(2, GPIO.OUT)
pwm = GPIO.PWM(2, 100)
pwm.start(0)

for dc in range(101):
    pwm.changeDutyCycle(dc)
    sleep(0.01)

在 GPIO Zero 中：

from gpiozero import PWMLED
from time import sleep

led = PWMLED(2)

for b in range(101):
    led.value = b / 100.0
    sleep(0.01)

PWMLED 有一个 blink() 方法，其使用方法与 LED 的 blink() 方法相同，但其 PWM 功能允许提供淡入(fade_in) 和淡出(fade_out) 选项。此外，pulse() 方法还提供了一种让 LED 重复淡入淡出的巧妙方法。

其他设备也可以使用 PWM，如电机（用于变速）和伺服。有关信息，请参阅电机(Motor)、伺服(Servo)和角伺服(AngularServo)类。电机和机器人默认使用 PWM，但可以在初始化时使用 pwm=False 将其禁用。如果没有 PWM，则无法使用伺服电机。包含 LED 的设备默认不使用 PWM，但可以指定 pwm=True，设备中的任何 LED 对象都将初始化为 PWMLED 对象。

清理

引脚状态清理在 RPi.GPIO 中是显式的，通过 GPIO.cleanup() 手动完成，但在 GPIO Zero 中，脚本结束时会自动对使用的每个引脚进行清理。手动清理可通过使用设备上的 close() 方法进行。

请注意，只有在脚本正常终止时才会进行清理。如果脚本因程序错误而退出，则不会执行清理。为确保在出现异常后执行清理，必须对异常进行处理，例如

from gpiozero import Button

btn = Button(4)

while True:
    try:
        if btn.is_pressed:
            print("Pressed")
    except KeyboardInterrupt:
        print("Ending program")

请阅读相关常见问题：与 GPIO.cleanup() 对应的 gpiozero 是什么？

Pi信息

RPi.GPIO 提供有关您正在使用的 Pi 的信息。GPIO Zero 中的对应函数是 pi_info()：

>>> from gpiozero import pi_info
>>> pi = pi_info()
>>> pi
PiBoardInfo(revision='a02082', model='3B', pcb_revision='1.2', released='2016Q1', soc='BCM2837', manufacturer='Sony', memory=1024, storage='MicroSD', usb=4, ethernet=1, wifi=True, bluetooth=True, csi=1, dsi=1, headers=..., board=...)
>>> pi.soc
'BCM2837'
>>> pi.wifi
True

进一步了解 PiBoardInfo 提供的功能。

GPIO Zero 提供的不仅仅是 GPIO 设备支持，还包括对 SPI设备的一些支持，包括一系列模数转换器。

它还提供了与其他 GPIO 设备兼容但与 GPIO 引脚无关的设备类，如 CPUTemperature、TimeOfDay、PingServer 和 LoadAverage。

GPIO Zero 支持多个引脚库。默认情况下使用 RPi.GPIO 控制引脚，但也可以选择使用其他库，如支持网络控制 GPIO 的 pigpio。更多信息，请参阅更改引脚工厂和配置远程GPIO。

使用 Mock引脚可以在 PC 上运行 GPIO Zero，用于远程 GPIO 和测试目的。

该库的另一个功能是以逻辑方式配置连接在一起的设备，例如，在一行中可以说 LED 和按钮 "配对"，即按下按钮会打开 LED。请参阅源与值中的相关内容。

常见问题

请注意以下常见问题，它们可能会让过于熟悉 RPi.GPIO 的用户不知所措：

中文翻译版以英文版相同知识授权方式共享：BSD-3-Clause。交流 Q群：498908352

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