40PIN 扩展接口测试

2025-05-20

GPIO 测试

选取一个 40pin 的 GPIO 引脚来测试 GPIO 功能，例如选取 40pin 的 pin3 引脚进行测试，pin3 对应的 gpio_num 为 36。各引脚对应的 gpio_num 信息可以从《QuecPi-Pinmap-v1.0.pdf》文档中查找。

连接示意图，其中红色线接万用表正极，白色线接万用表负极：

使用 SHELL 命令控制

系统已默认启用 lgpiod 服务，依次执行如下命令来测试 40pin 的 pin3 引脚的 gpio功能：

rgs c 999 go 4 #使用 go 命令打开文件 /dev/gpiochip4
rgs c 999 gso 0 36 #使用 gso 命令设置 gpio 36 为输出模式，这条命令里的 0 是上一条命令的返回内容，根据实际情况修改
rgs c 999 gw 0 36 0 #设置 gpio 36 为低电平，这个时候测试引脚电压值为 0V
rgs c 999 gw 0 36 1 #设置 gpio 36 为高电平，这个时候测试引脚电压值为 3.3V

使用 C 代码控制

新建 gpio.c 文件，内容如下：

#include <stdlib.h>
#include <lgpio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int gpio_num = atoi(argv[1]);
    int pin_level = atoi(argv[2]);
    int handle = lgGpiochipOpen(4);

    lgGpioClaimOutput(handle, 0, gpio_num, 0);
    lgGpioWrite(handle, gpio_num, pin_level);
}

编译：gcc -o gpio gpio.c -llgpio
执行：./gpio 36 0 #设置 gpio 36 为低电平，这个时候测试引脚电压值为 0V
执行：./gpio 36 1 #设置 gpio 36 为高电平，这个时候测试引脚电压值为 3.3V

I2C 测试

40PIN 的 pin3 和 pin5 默认是 I2C 的 data 和 clock 引脚，测试 I2C 接口需要外接一个 I2C 设备，这里选择微雪环境传感器扩展板，通过 40pin 接口进行连接。

连接示意图：

微雪环境传感器扩展板

QuecPi 40PIN引脚

插上环境传感器扩展板的QuecPi Alpha

使用 C 代码控制

测试步骤：

新建 envtest.c 文件，内容如下：

#include <stdio.h>
#include <lgpio.h>

#define I2C_DEV_NUM 9
#define BME280_ADDR 0x76

int32_t digT[3],digP[9],digH[6];
int32_t t_fine = 0.0;

double compensate_P(int32_t adc_P)
{
    double pressure = 0.0;
    double v1,v2;
    v1 = (t_fine / 2.0) - 64000.0;
    v2 = (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 2048) * digP[5];
    v2 = v2 + ((v1 * digP[4]) * 2.0);
    v2 = (v2 / 4.0) + (digP[3] * 65536.0);
    v1 = (((digP[2] * (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 8192)) / 8)  + ((digP[1] * v1) / 2.0)) / 262144;
    v1 = ((32768 + v1) * digP[0]) / 32768;
    if(v1 == 0)
        return 0;
    pressure = ((1048576 - adc_P) - (v2 / 4096)) * 3125;
    if (pressure < 0x80000000)
        pressure = (pressure * 2.0) / v1;
    else
        pressure = (pressure / v1) * 2;
    v1 = (digP[8] * (((pressure / 8.0) * (pressure / 8.0)) / 8192.0)) / 4096;
    v2 = ((pressure / 4.0) * digP[7]) / 8192.0;
    pressure = pressure + ((v1 + v2 + digP[6]) / 16.0) ;
    return (pressure/100);
}

double compensate_T(int32_t adc_T)
{
    double temperature = 0.0;
    double v1,v2;
    v1 = (adc_T / 16384.0 - digT[0] / 1024.0) * digT[1];
    v2 = (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * digT[2];
    t_fine = v1 + v2;
    temperature = t_fine / 5120.0;
    return temperature;
}

double compensate_H(int32_t adc_H)
{       
    double var_h = t_fine - 76800.0;
    if (var_h == 0)
        return 0;
    var_h = (adc_H - (digH[3] * 64.0 + digH[4]/16384.0 * var_h)) *
        (digH[1] / 65536.0 * (1.0 + digH[5] / 67108864.0 * var_h * (1.0 + digH[2] / 67108864.0 * var_h)));
    var_h = var_h * (1.0 - digH[0] * var_h / 524288.0);
    if (var_h > 100.0)
        var_h = 100.0;
    else if (var_h < 0.0)
        var_h = 0.0;
    return var_h;
} 

void get_calib_param(int handle)
{
    uint8_t calib[32];
    for(int i=0;i<24;i++) {   
        calib[i] = lgI2cReadByteData(handle, 0x88 + i); 
    }   
    calib[24] = lgI2cReadByteData(handle, 0xA1);
    for(int i=25,o=0;i<32;i++,o++) {   
        calib[i] = lgI2cReadByteData(handle, 0xE1 + o); 
    }   
    digT[0] = (calib[1] << 8) | calib[0];
    digT[1] = (calib[3] << 8) | calib[2];
    digT[2] = (calib[5] << 8) | calib[4];
    digP[0] = (calib[7] << 8) | calib[6];
    digP[1] = (calib[9] << 8) | calib[8];
    digP[2] = (calib[11] << 8) | calib[10];
    digP[3] = (calib[13] << 8) | calib[12];
    digP[4] = (calib[15] << 8) | calib[14];
    digP[5] = (calib[17] << 8) | calib[16];
    digP[6] = (calib[19] << 8) | calib[18];
    digP[7] = (calib[21] << 8) | calib[20];
    digP[8] = (calib[23] << 8) | calib[22];
    digH[0] = calib[24];
    digH[1] = (calib[26] << 8) | calib[25];
    digH[2] = calib[27];
    digH[3] = (calib[28] << 4) | (0x0f & calib[29]);
    digH[4] = (calib[30] << 4) | ((calib[29] >> 4) & 0x0f);
    digH[5] = calib[31];
    for(int i=1;i<2;i++)
        if((digT[i] & 0x8000) != 0) digT[i] = (-digT[i] ^ 0xFFFF) + 1;
    for(int i=1;i<8;i++)        
        if ((digP[i] & 0x8000) != 0)    digP[i]=(-digP[i] ^ 0xFFFF) + 1 ;    
    for(int i=0;i<6;i++)    
        if ((digH[i] & 0x8000) != 0) digH[i] = (-digH[i] ^ 0xFFFF) + 1;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    uint8_t data[8];
    double value[3];
    int handle = lgI2cOpen(I2C_DEV_NUM, BME280_ADDR, 0);

    lgI2cWriteByteData(handle, 0xF2, 0x01);
    lgI2cWriteByteData(handle, 0xF4, 0x27);
    lgI2cWriteByteData(handle, 0xF5, 0xA0);
    get_calib_param(handle);

    for(int i=0;i<8;i++) {
        data[i] = lgI2cReadByteData(handle, 0xF7 + i); 
    }
    value[0] = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4); 
    value[1] = (data[3] << 12) | (data[4] << 4) | (data[5] >> 4); 
    value[2] = (data[6] << 8)  |  data[7];
    value[0] = compensate_P(value[0]);
    value[1] = compensate_T(value[1]);
    value[2] = compensate_H(value[2]);

    printf("pressure:    %7.2f hPa\n", value[0]);
    printf("temperature: %7.2f C\n"  , value[1]);
    printf("humidity:    %7.2f %\n"  , value[2]);
    lgI2cClose(handle);
}

编译：gcc -o envtest envtest.c -llgpio
运行：./envtest #输出内容包含采集的气压、温度和湿度信息

SPI 测试

40PIN 的 pin12、pin38 和 pin40 可以配置为 spi 的 SPI_CS、SPI_MISO 和 SPI_MOSI 功能，再选择 pin3 作为 dc 引脚、pin5 作为 rst 引脚，这里选择微雪的 2.23 寸 OLED 扩展板。

连接示意图：

测试步骤：

wget http://www.waveshare.net/w/upload/c/c5/2.23inch-OLED-HAT-Code.7z #下载微雪提供的源码
7z x 2.23inch-OLED-HAT-Code.7z #解压源码
cd 2.23inch-OLED-HAT-Code/Without\ scrolling/Raspberry\ Pi/SPI/c #切换到源码目录

将 example 目录下的 main.c 内容替换为：

#include "test.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    char value[10]={'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'};
    time_t now;
    struct tm *timenow;

    char buffer[NUM_MAXBUF];
    extern int GPIO_Handle;
    extern int SPI_Handle;
    GPIO_Handle = lgGpiochipOpen(4);
    if (GPIO_Handle < 0)
    {
        printf( "gpiochip4 Export Failed\n");
        return -1;
    }

    lgGpioClaimOutput(GPIO_Handle, 0, 47      , LG_HIGH);
    lgGpioClaimOutput(GPIO_Handle, 0, OLED_RST, LG_LOW);
    lgGpioClaimOutput(GPIO_Handle, 0, OLED_DC , LG_LOW);

    printf("USE_SPI\r\n"); 
    SPI_Handle = lgSpiOpen(14, 0, 10000000, 0);

    SSD1305_begin();
    SSD1305_bitmap(7, 0, waveshare_ch,112,32);
    SSD1305_display();
    DEV_Delay_ms(1000);
    SSD1305_clear();
    SSD1305_bitmap(0, 8, waveshare_en,128,32);
    SSD1305_display();
    DEV_Delay_ms(1000);
    SSD1305_clear();
    while(1)
    {
        time(&now);
        timenow = localtime(&now);

        SSD1305_bitmap(0, 2, Signal816, 16, 8); 
        SSD1305_bitmap(24, 2, Bluetooth88, 8, 8); 
        SSD1305_bitmap(40, 2, Msg816, 16, 8); 
        SSD1305_bitmap(64, 2, GPRS88, 8, 8); 
        SSD1305_bitmap(90, 2, Alarm88, 8, 8); 
        SSD1305_bitmap(112, 2, Bat816, 16, 8); 

        SSD1305_string(0, 52, "MUSIC", 12, 0); 
        SSD1305_string(52, 52, "MENU", 12, 0); 
        SSD1305_string(98, 52, "PHONE", 12, 0);

        SSD1305_char1616(0, 16, value[timenow->tm_hour/10]);
        SSD1305_char1616(16, 16, value[timenow->tm_hour%10]);
        SSD1305_char1616(32, 16, ':');
        SSD1305_char1616(48, 16, value[timenow->tm_min/10]);
        SSD1305_char1616(64, 16, value[timenow->tm_min%10]);
        SSD1305_char1616(80, 16, ':');
        SSD1305_char1616(96, 16, value[timenow->tm_sec/10]);
        SSD1305_char1616(112, 16, value[timenow->tm_sec%10]);

        SSD1305_display();
    }
    return 0;

}

编译： make
运行： ./main
运行效果如下图：

UART测试

40PIN 的 pin8 和 pin10 默认配置为 uart 功能，将电脑的 USB 转串口的 rx 接 pin8、tx 接 pin10。

连接示意图： ![](images/quecpi-40pin-uart-pin8-10.jpg)

使用 C 代码控制

新建 uart.c 文件，内容如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <lgpio.h>

int strip_head_and_tail(char *data, int data_len)
{
    int found_tail = 0;
    if (data_len > 0 && data[0] == '\r') {
        bcopy(data + 1, data, data_len-1);
        data_len--;
    }
    if (data_len > 0 && data[0] == '\n') {
        bcopy(data + 1, data, data_len-1);
        data_len--;
    }
    if (data_len > 0 && data[data_len - 1] == '\r') {
        data_len--;
        data[data_len] = 0;
        found_tail = 1;
    }
    if (data_len > 0 && data[data_len - 1] == '\n') {
        data_len--;
        data[data_len] = 0;
        found_tail = 1;
    }
    return found_tail;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int handle = lgSerialOpen("/dev/ttyHS2", 115200, 0);
    char data[512];
    int data_len = 0;
    for (;;) {
        int read_len = lgSerialRead(handle,
            data + data_len, sizeof(data) - data_len);
        if (read_len > 0) {
            data_len += read_len;
        }
        if (strip_head_and_tail(data, data_len)) {
            printf("received: %s\n", data);
            lgSerialWrite(handle, "Received.\r\n", 11);
        }
        lguSleep(100);
    }
    lgSerialClose(handle);
}

编译： gcc -o uart uart.c -llgpio
运行： ./uart #此时 USB 转串口转换器与 PC 连接，使用 putty 等支持串口通行的软件与该串口服务程序通行，putty 等客户端输入内容并以回车键结尾，服务端程序会打印用户输入的内容并返回“Received.”给客户端。

使用 Python 脚本控制

创建服务端程序 uart.py，文件内容如下：

import serial
import threading

PORT = '/dev/ttyHS2'
BAUDRATE = 115200
TIMEOUT = 1

ser = serial.Serial(PORT, BAUDRATE, timeout=TIMEOUT)

def read_and_echo(ser):
    while True:
        data = ser.readline()
        if data:
            print(f"Received: {data.decode().strip()}")
            ser.write(“Received.\r\n”)

def main():
    if ser.is_open:
        print(f"Serial port {PORT} is open. Echo service started.")
        thread = threading.Thread(target=read_and_echo, args=(ser,))
        thread.daemon = True
        thread.start()

        try:
            while True:
                pass
        except KeyboardInterrupt:
            print("Exiting program.")
    else:
        print(f"Failed to open serial port {PORT}.")

    ser.close()
    print(f"Serial port {PORT} is closed.")

if __name__ == "__main__":
    main()

运行： python test.py #此时 USB 转串口转换器与 PC 连接，使用 putty 等支持串口通行的软件与该串口服务程序通行，putty 等客户端输入内容并以回车键结尾，服务端程序会打印用户输入的内容并返回“Received.”给客户端。

PWM 测试

40 PIN 的 pin33 默认配置为 pwm 功能，这里选择微雪的 4pin PWM 协议的调速风扇做为测试设备。

连接示意图：

使用 C 代码控制

创建 pwm.c 文件，文件内容如下：

#include <stdio.h>
#include <lgpio.h>
int main(int argc, char **argv)
{
      int h;
      int gpio = 78; 
      float pwmFrequency = 1000;
      float pwmDutyCycle = 50; 

      h = lgGpiochipOpen(4);
      if (h < 0) {
          printf("ERROR: %s (%d)\n", lguErrorText(h), h); 
          return 1;
      }   

      int e = lgGpioClaimOutput(h, 0, gpio, 0); 
      if (e < 0) {
          printf("ERROR: %s (%d)\n", lguErrorText(e), e); 
          return 1;
      }   

      e = lgTxPwm(h, gpio, pwmFrequency, pwmDutyCycle, 0, 0); 
      if (e < 0) {
          printf("ERROR: %s (%d)\n", lguErrorText(e), e); 
          return 1;
      }   

      lguSleep(5);
      lgGpioFree(h, gpio);
      lgGpiochipClose(h);
      return 0;
}

编译: gcc pwm.c -o pwm -llgpio
执行：./pwm #风扇会以中等转速运转，可以调整代码中的 pwmDutyCycle 值来调整风扇转速。

蓝牙外设连接测试

MIPI 屏测试