树莓派4B与DHT11、TTP223和BF1750(FVI)

DHT11

硬件及接线等说明

在开始之前，先放出一个DHT11的数据手册，需要参考的可以点击跳转：DHT11数据手册
这里我自己买的是三脚的DHT11，不过三脚和四脚的接线都是一样的，要接的是VCC、DATA和GND。

再看到我们的树莓派4B的引脚：

然后把我们的VCC连接到任意3.3V或5V引脚上，GND连接至任意Ground引脚上，DATA连接到任意GPIO引脚上，我这里以连接到7号引脚上做示例。

编程环境准备

这里自己用的IDE就是树莓派官方烧录自带的Thonny，编程语言用的Python，然后还需要安装一个第三方库Adafruit_DHT，安装该库使用以下命令：

sudo git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
cd Adafruit_Python_DHT

OK，现在先停一下，因为这个库最后更新是19年，会导致树莓派4B无法使用，因为驱动未支持树莓派4B的处理器BCM2711，我们需要手动为其添加支持。打开当前目录下的Adafruit_DHT，编辑platform_detect.py，并添加以下内容（如果你没动过代码，那么下列语句应该添加在第111行之后，如果博文内容过期了也没关系，因为你应该能很好地看出来下面这句应该放在哪里）：

elif match.group(1) == 'BCM2711':
   # Pi 4b
   return 3

这里插入一点题外话，树莓派4B虽然用的是BCM2711但是某些命令显示出来会是BCM2835（貌似），查了下原因没懂（逃
如果你觉得需要权限编辑很麻烦，建议多使用控制台，遇事不决命令前加sudo。
编辑完成后就是安装库了，执行该命令：sudo python setup.py install，当然我不知道你的树莓派上python和python3是不是一个版本（有人的树莓派装了python2和python3），不是的话就再执行下sudo python3 setup.py install。
在网上看到的其他博文都说要更新软件包，反正我没更新，如果硬要更新的话，记得注意sudo apt-get install build-essential python-dev输出的说明，可能是把python3的卸了装python2的（？）

编写程序

当然你也可以不写，因为Adafruit提供了示例程序，可以直接运行程序测试，示例程序就在Adafruit_Python_DHT目录下的examples文件夹里，在当前目录的终端下执行：python AdafruitDHT.py 11 4即可。

如果你不知道怎么进入目录，我还是那句话，建议多使用控制台，记住最基本的命令是好的。现在就先参考下面的命令吧：

cd ~
cd Adafruit_Python_DHT/examples

那么python AdafruitDHT.py 11 4后面的11和4是什么意思呢？看到源码里面写的：

# Parse command line parameters.
sensor_args = { '11': Adafruit_DHT.DHT11,
                '22': Adafruit_DHT.DHT22,
                '2302': Adafruit_DHT.AM2302 }
if len(sys.argv) == 3 and sys.argv[1] in sensor_args:
    sensor = sensor_args[sys.argv[1]]
    pin = sys.argv[2]

所以在这里，第一个参数11代表传感器的型号，这里支持三种传感器的数据读取；而第二个参数4代表的是GPIO的编号，注意不是板编号，虽然我用的GPIO 4是7号引脚，但是GPIO编号是4，所以这里传入的参数是4。
下面就由我们自己来编写程序。在这里，我编写的是一个每秒读一次数据并打印到终端的程序。

import Adafruit_DHT

sensor=Adafruit_DHT.DHT11
gpio=4

while (1):
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, gpio)
    if humidity is not None and temperature is not None:
      print('Temp={0:0.1f}*C  Humidity={1:0.1f}%'.format(temperature, humidity))
    else:
      print('Failed to get reading. Try again!')
      time.sleep(1)

可以看到代码简洁易懂，直接调库就行，省略了复杂的读取数据、计算数据和校验数据的步骤（坏处是没学到什么东西.jpg）。

TTP223

我买的是这样的：
这个就好懂了，VCC和GND和上面的DHT11的一样，剩下的SIG也是接任意一个GPIO引脚即可，下面的程序我接的是GPIO_17。

import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(17, GPIO.IN)
GPIO.setup(17, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

try:
    while True:
        sleep(1)
        if GPIO.input(17) == GPIO.HIGH:
            print('touch!')
        else:
            print('nothing happen.')
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()
    print('GPIO cleanup()')

现在来解释一下，引入RPi.GPIO这个库，GPIO引脚编码设置为BCM编码，然后把BCM编码下的17号引脚设置为输入模式，因为我们需要从中读取引脚电平状态来知道传感器是否被触摸；GPIO.setup(17, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)这一句的话，翻译一下就是设置上拉电阻，关于上下拉电阻有什么作用，可以百度一下（
当我们触摸板检测到触摸时，引脚就会输出高电平，所以我们只需要通过检测引脚此刻电平状态，就能知道是否存在触摸，然后进行我们需要进行的操作即可。

BH1750(FVI)

硬件及接线说明

前排提示：这个东西是要自己焊的，如果你不会焊或者从来没接触过焊接引脚的，我的建议是找找焊接好的，不要折磨自己（

BH1750是通过I2C协议进行数据传输的，所以在这里我们需要用到树莓派的3号引脚（GPIO 2）和5号引脚（GPIO 3），分别是SDA和SCL。
BH1750的接线也十分简单明了，VCC和GND与前面接线说明一样，另外两个SDA和SCL引脚也是刚好对应树莓派4B上的两个GPIO引脚。
不过需要注意的是，如果在终端使用gpio readall命令的话，我们会发现树莓派4B提供了SDA 1、SCL 1和SDA 0、SCL 0两对I2C接口，但是我们需要用到的是1，并且这个0在默认情况下应该是无法使用的（看别人说的，自己貌似没试过），也有说把摄像头关了就能使用，如果有兴趣可以自己试试。

上面这些图的功能说明，就是告诉我们，向BH1750送入这些数据，BH1750会执行什么操作，可以理解为命令。

树莓派4B开启I2C和下载i2c-tools

接完线后，我们仍需要配置一些东西。现在先来打开树莓派4B的I2C功能。
首先，打开终端，然后在终端输入命令sudo raspi-config，进入设置界面。
使用方向键移动，使用回车确认，进入3 Interface Options，选择第五项I5 I2C，然后选择Yes，退出并重启系统（重启可使用sudo reboot）。至此，就启用了树莓派的I2C功能了。
接下来是安装i2c-tools，打开终端输入命令：sudo apt-get install i2c-tools等待安装完成即可。
安装成功后，输入sudo i2cdetect -l来检查一下我们使用的接口：

出现i2c-1说明使用的是I2C1的接口，也就是SDA 1和SCL 1。
然后再检查一下我们接入的传感器BH1750，在终端输入命令：sudo i2cdetect -y 1进行查看：

截图上的23就是我们的BH1750的默认地址。
至此，配置完成。

编写程序

终于到编写程序环节了，可喜可贺捏~

import json
import time
import RPi.GPIO as GPIO
import smbus
from paho.mqtt import client as mqtt_client

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)

# BH1750FVI config
DEVICE = 0x23  # Default device I2C address
POWER_DOWN = 0x00
POWER_ON = 0x01
RESET = 0x07
CONTINUOUS_LOW_RES_MODE = 0x13
CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_1 = 0x10
CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_2 = 0x11
ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_1 = 0x20
ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_2 = 0x21
ONE_TIME_LOW_RES_MODE = 0x23
bus = smbus.SMBus(1)

# MQTT broker config
broker = '******'
port = ******
topic = '***'
client_id = '******'
username = '***'
password = '***'

def read_light():
    data = bus.read_i2c_block_data(DEVICE, ONE_TIME_HIGH_RES_MODE_1)
    light_level = round((data[1] + (256 * data[0])) / 1.2, 2)
    return light_level


def connect_mqtt():
    def on_connect(client, userdata, flags, rc):
        if rc == 0:
            print("Connected to MQTT Broker!")
        else:
            print("Failed to connect, return code %d\n", rc)
    client = mqtt_client.Client(client_id)
    client.username_pw_set(username, password)
    client.on_connect = on_connect
    client.connect(host=broker, port=port)
    return client


def publish(client):
    msg_count = 0
    try:
        while True:
            time.sleep(1)
            light_level = read_light()
            if light_level > 55:
                GPIO.output(17, GPIO.LOW)
            else:
                GPIO.output(17, GPIO.HIGH)
            publish_msg = {'lightLevel': light_level}
            result = client.publish(
                topic,
                payload=json.dumps(publish_msg)
            )
            # result: [0, 1]
            status = result[0]
            if status == 0:
                print(publish_msg)
            else:
                print(f"Failed to send message to topic {topic}")
    except KeyboardInterrupt:
        GPIO.cleanup()
        print('GPIO.cleanup()')


def run():
    client = connect_mqtt()
    client.loop_start()
    publish(client)


if __name__ == "__main__":
    run()

这边解释一些比较重要的语句。bus = smbus.SMBus(1)这里就是实例化，1代表的是/dev/i2c-1。
read_i2c_block_data(i2c_addr, register, length)，就是从给定的寄存器中读取字节数据块，其中三个参数分别表示：i2c设备的地址、给定的寄存器、读取的长度（最多32位），返回一个字节组成的列表。
(data[1] + (256 * data[0])) / 1.2就是单纯的计算公式，不用管太多。其他代码的话都是MQTT的模板代码，可以通过官网的文档了解到这些代码的用途：使用Python SDK接入。

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希望本文章能够帮到您~