通過前面兩篇貼子的介紹，相信大家已經(jīng)掌握如何使用 Python 操作 GPIO 和 I2C 了。

那么今天我們可以更進(jìn)一步，通過 Python 中的 GPIO 和 PWM 接口使蜂鳴器發(fā)聲。

當(dāng)然，如果只是實(shí)現(xiàn)這個功能就太無聊了，所以我們可以擴(kuò)展一下，做個稍微有意思一些的東西。

嗯。。。想想做點(diǎn)啥呢？！翻箱倒柜一番之后，我找到了下面這塊擴(kuò)展板。

這是小熊派鴻蒙開發(fā)套件中的“智慧安防”擴(kuò)展板，板子上搭配了一個紅外傳感器和一個蜂鳴器。

基于這個板子，可以開發(fā)一個簡單的安防案例：當(dāng)紅外傳感器有感應(yīng)（有人靠近）時，觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出警告（發(fā)聲）。

在開始之前需要先介紹一個新概念：脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），即：PWM。

這是一個屬于硬件電路層面的概念，對于物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)來說不需要特別深入的對它進(jìn)行研究，只需要掌握基本原理后應(yīng)用到開發(fā)中即可。

簡單的說，PWM 就是利用數(shù)字信號輸出模擬信號的一種技術(shù)。眾所周知，現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)是數(shù)字驅(qū)動的，即：所有計算機(jī)部件在高低電平的交替驅(qū)動下工作。

如果所有的外設(shè)都是數(shù)字的，那么事情就很簡單了，直接 GPIO 連接就可以通信。

然而，有些外設(shè)就不是數(shù)字的，而是模擬的，需要接收模擬信號（如：正弦波信號），所以需要借助處理器使用 PWM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)模擬信號。

基本原理如下：

根據(jù)電工電子學(xué)老師的說法，如果需要產(chǎn)生這樣的一個正弦波，可以用多個方波代替，其效果是相同的。

圖 a） 中的正弦波可以用一個個幅值相同但是寬度不同的方波代替，如圖 b） ，只要這些方波與 t 軸圍起來的面積和原始正弦波與 t 軸圍起來的面積相同即可。

有了上面的原理之后，接下來需要討論的就是：如何調(diào)節(jié)出等效的方波？

為了解決這個問題，需要了解占空比的概念！占空比指在一個周期內(nèi)，信號處于高電平的時間占據(jù)整個信號周期的百分比。

在上圖中一個周期是 4ms ，而高電平在一個周期中的持續(xù)時間是 1ms，所以占空比為 25% 。

掌握了這些理論性的東西之后，就可以考慮如何實(shí)操的問題了：怎么實(shí)現(xiàn) PWM 信號（方波信號）輸出？

很幸運(yùn)，Hi3861中自帶了 PWM 模塊，所以在代碼層面只需要調(diào)用相關(guān) API 接口向 PWM 模塊設(shè)置必要參數(shù)，就可以輸出需要的連續(xù) PWM 信號（方波信號）。

上面表格中的接口功能可謂一目了然，幾乎可以做到“開箱即用”，唯一需要做解釋的就是 start（port，duty，freq）這個函數(shù)。

port 表示 PWM 信號的輸出通道編號，freq 用于控制 PWM 信號的輸出頻率，duty 用于指定占空比，占空比的值為 duty 和 freq 的比值。

Ok！有了這些鋪墊，可以上代碼了！

Snippet 1部分的代碼先對 GPIO_7 進(jìn)行初始化和功能設(shè)置，目的是接收 is1 也就是紅外傳感器的感應(yīng)信號，當(dāng) Hi3861 接收到這個紅外感應(yīng)信號就會觸發(fā)回調(diào) is1_callback（） 。

Snippet 2 部分的代碼復(fù)用 GPIO_8 使其連接 PWM 模塊，目的是對 PWM 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

這里可以更進(jìn)一步的給大家科普一下 GPIO 和 PWM 的關(guān)系：在理論上可以直接用 GPIO 產(chǎn)生需要的方波信號，但現(xiàn)實(shí)中并不會這么做！

原因很簡單，這么做會耗費(fèi)大量的處理器資源，并且產(chǎn)生的方波信號頻率有限。

所以，一般都會引入獨(dú)立的 PWM 模塊，處理器通過 GPIO 與這個模塊連接在一起，從而能夠?qū)ζ溥M(jìn)行參數(shù)設(shè)置。之后，具體產(chǎn)生方波的工作就由 PWM 模塊完成了。

接下來，看看回調(diào)函數(shù) is1_callback（） 的實(shí)現(xiàn)。

代碼很簡單，核心部分就是對變量 pwm_on 進(jìn)行標(biāo)記，即：當(dāng)接收到紅外感應(yīng)信號的時候?qū)?pwm_on 賦值為 True。

然后呢？然后在別處進(jìn)行處理！

腳本文件的最后，可以看到處理 pwm_on 為 True 的代碼，即：當(dāng) pwm_on 為 True 時，調(diào)用 start（） 函數(shù)促使 1 號 PWM 通道產(chǎn)生方波信號。

而 1 號 PWM 通道連接的是一個蜂鳴器，產(chǎn)生方波信號的最終結(jié)果就是使得蜂鳴器發(fā)聲。

整體流程如下：

最終效果如下：

可以看到，當(dāng)我靠近開發(fā)板時，紅外感應(yīng)器立即發(fā)送感應(yīng)信號，進(jìn)而觸發(fā)蜂鳴器發(fā)聲。

WOW！一個簡單的安防系統(tǒng)就這么完成了！

PS：最新版 Python 引擎庫能夠支持幾乎所有鴻蒙的外設(shè)接口，以及基礎(chǔ)浮點(diǎn)運(yùn)算。

感興趣的同學(xué)可下載附件中的代碼和文件自行編程嘗試。

Enjoy It！

代碼開源地址：

https://gitee.com/delphi-tang/python-for-hos

編輯：jq