Raspberry Pi mit Java programmieren
Rapberry Pi 2 Model B
Legoroboter mit dem Raspberry Pi steuern
Hier finden Sie eine ausführliche Dokumentation aus einem Schülerprojekt (zwei Schüler der E1) zur Programmierung eines Legoroboters. Von der Installation des Betriebssystems, über notwendige Tools bis zur Sensorprogrammierung auf dem Rasperry Pi finden Sie hier eine komplette Dokumentation für dieses Projekt.
GPIO-Ports
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Die GPIO-Ports des Raspberry Pi lassen sich recht einfach mit Pi4J programmieren. Auf der Homepage von Pi4J [http://pi4j.com/] finden Sie ausführliche Anleitungen zur Installation von Pi4J und viele gute Beispiel-Programme.
Da die Entwicklung von Java Programmen auf dem Pi sehr umständlich ist, ist es besser auf dem PC zu programmieren (z.B. mit Eclipse) und anschließend die Dateien (mit z.B. WinSCP) auf den Pi zu übertragen.
Hier finden Sie Beispielprogramme zu:
- GPIO-Ausgänge schalten (Lauflicht)
- GPIO-Eingänge abfragen
- I2C -Rasp-Info
- I2C-Bus: PCF8574-Porterweiterungsbaustein
- I2C-Bus: PCF8591 -A/D-Wandler
GPIO-Ausgänge schalten (Lauflicht)
import com.pi4j.io.gpio.GpioController;
import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;
import com.pi4j.io.gpio.GpioPinDigitalOutput;
import com.pi4j.io.gpio.PinState;
import com.pi4j.io.gpio.RaspiPin;
/**
* Lauflicht
* @author Bös
*/
public class Ausgabeleitungen {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
System.out.println("<--Pi4J--> Lauflicht ... started.");
// create gpio controller
final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();
GpioPinDigitalOutput[] pins = new GpioPinDigitalOutput[8];
// provision gpio pin #01 as an output pin and turn on
pins[0] = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_00, "MyLED", PinState.LOW); //GPIO 17, Board-Nr=11
pins[1] = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_01, "MyLED", PinState.LOW); //GPIO 18, Board-Nr=12
pins[2]= gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_02, "MyLED", PinState.LOW); //GPIO 27, Board-Nr=13
pins[3]= gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_03, "MyLED", PinState.LOW); //GPIO 22, Board-Nr=15
pins[4]= gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_04, "MyLED", PinState.LOW); //GPIO 13, Board-Nr=16
pins[5] = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_05, "MyLED", PinState.LOW); //GPIO 14, Board-Nr=18
pins[6] = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_06, "MyLED", PinState.LOW); //GPIO 25, Board-Nr=22
pins[7] = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_07, "MyLED", PinState.LOW); //GPIO 04, Board-Nr=07
System.out.println("--> GPIO state should be: ON");
for(int j=0; j< 10000; j++){
for(int i=0; i<8; i++){
System.out.println("LED " + i + " leuchtet!");
pins[i].high();;
Thread.sleep(100);
pins[i].low();;
}
}
gpio.shutdown();
System.out.println("<--Pi4J--> Lauflicht ... wurde beendet.");
}
}
GPIO-Eingänge abfragen
GPIO-Eingänge abfragen
import com.pi4j.io.gpio.GpioController;
import com.pi4j.io.gpio.GpioFactory;
import com.pi4j.io.gpio.GpioPinDigitalInput;
import com.pi4j.io.gpio.PinPullResistance;
import com.pi4j.io.gpio.RaspiPin;
/**
* Hinweis: Die Nummerierung der Pins muss bei pi4j nachgeschlagen werden
* http://pi4j.com/usage.html
* Es gibt mindetens 3 verschiedene Zählweisen
*/
public class EingabeleitungAbfragen {
public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
System.out.println("<--Pi4J--> GPIO Listen Example ... started.");
// create gpio controller
final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();
// pin#02 entsricht Pin13, wenn man von links nach rechts und von oben nach unten durchzählt (Board-Nr.)
// pin#02 entspricht auch GPIO#27
final GpioPinDigitalInput myButton = gpio.provisionDigitalInputPin(RaspiPin.GPIO_02,
PinPullResistance.PULL_DOWN);
while(true){
if(myButton.isHigh() ){
System.out.println("High");
}else{
System.out.println("LOW");
}
Thread.sleep(500);
}
}
}
Der I2C-Bus
Der I2C-Bus ist ein Zweidraht-Bus, der von Philips entwickelt wurde. Außer der Versorgungsspannung und einer Masseleitung besitzt der Bus die beiden Leitungen SDA und SCL. Über die SDA-Leitungen (= serial data) werden die eigentlichen Daten seriell (nacheinander) übertragen. Die SCL-Leitung (serial clock) gibt den Takt vor. Bausteine für den I2C-Bus sind für wenig Geld zu bekommen und eignen sich auch deshalb gut zum Experimentieren. Hier werden Programme für die Porterweiterungsbausteine (PCF8574 und MCP23017) sowie den A/D-Wandler PCF8591 vorgestellt.
Adressierung der Bausteine
Die hier beschriebenen PCF-Bausteine haben 3 Adress-Pins (A0,A1,A2), die man beliebig auf HIGH oder LOW setzen kann. Hierdurch können bis zu 8 Bausteine einer Sorte an einen I2C-Bus anschließen und adressieren. Mit dem Porterweiterungsbaustein PCF8574 käme man dann auf auf 64 Ports (8 Bausteine mit jeweils 8 Ports). Zusätzlich gibt es diesen Baustein aber noch mit unterschiedlichen Grundadressen (PCF8574, PCF8574A, ..), wodurch noch mehr Ports an einem I2C-Bus möglich werden.
Ein Datenblatt findest Du hier: Datenblatt
I2C auf dem Raspberry
Zunächst müssen Sie den I2C-Bus auf dem Raspberry Pi aktivieren.
Eine gute Anleitung finden Sie [hier]
Sie müssen die Blackliste bearbeiten:
sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf
Raute vor Zeilen einfügen:
#blacklist spi-bcm2708
#blacklist i2c-bcm2708
Mit dem Befehl i2cdetect -y 1 bzw. i2cdetect -y 0 können Sie herausfinden, welche I2C-Bausteine aktuell am Raspberry Pi angeschlossen sind.
pi@RasPi ~/Desktop i2cdetect -y 1
----0--1--2--3--4--5--6--7--8--9--a--b--c--d--e--f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: 20 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
Die Bausteine der ARS-Übungsplatine haben folgende Adressen:
- 0x20 ->Porterweiterungsbaustein
- 0x48->A/D-Wandler
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I2C-Bus: PCF8574 Quelltext(Lauflicht)
import com.pi4j.gpio.extension.pcf.PCF8574GpioProvider;
import com.pi4j.io.i2c.I2CBus;
import com.pi4j.io.i2c.I2CDevice;
import com.pi4j.io.i2c.I2CFactory;
public class PCF8574_Lauflicht {
public static void main(String[] args) {
I2CBus bus;
try {
bus = I2CFactory.getInstance(I2CBus.BUS_1);
I2CDevice device =bus.getDevice(PCF8574GpioProvider.PCF8574_0x20);
int i=1;
while(true){
if(i>128){
i=1;
}
System.out.println("Schreibe Wert: ");
device.write((byte) i );
Thread.sleep(100);
i=i*2;
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
I2C-Bus: PCF8591 Quelltext
import com.pi4j.io.i2c.I2CBus;
import com.pi4j.io.i2c.I2CDevice;
import com.pi4j.io.i2c.I2CFactory;
public class PCF8591Test {
public static void main(String[] args) {
try {
// create I2C communications bus instance
I2CBus bus = I2CFactory.getInstance(I2CBus.BUS_1);
// create I2C device instance
I2CDevice device = bus.getDevice(0x48);
System.out.println("Aktueller Zusatnd am PCF8574P = " + device.read());
Thread.sleep(1000);
while(true){
System.out.println("Lese Wert von A/D-Wandler PCF8591: " + device.read() );
Thread.sleep(500);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}