使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）

Posted 2021-10-14 HarmonyOS技术社区

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

通过前面两篇贴子的介绍，相信大家已经掌握如何使用 Python 操作 GPIO 和 I2C 了。那么今天我们可以更进一步，通过 Python 中的 GPIO 和 PWM 接口使蜂鸣器发声。当然，如果只是实现这个功能就太无聊了，所以我们可以扩展一下，做个稍微有意思一些的东西。

嗯。。。想想做点啥呢？！

翻箱倒柜一番之后，我找到了下面这块扩展板。

$\'使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）_Python\'$

这是小熊派鸿蒙开发套件中的“智慧安防”扩展板，板子上搭配了一个红外传感器和一个蜂鸣器。基于这个板子，可以开发一个简单的安防案例：当红外传感器有感应（有人靠近）时，触发蜂鸣器发出警告（发声）。

在开始之前需要先介绍一个新概念：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），即：PWM。这是一个属于硬件电路层面的概念，对于物联网开发来说不需要特别深入的对它进行研究，只需要掌握基本原理后应用到开发中即可。

简单的说，PWM 就是利用数字信号输出模拟信号的一种技术。

众所周知，现代计算机系统是数字驱动的，即：所有计算机部件在高低电平的交替驱动下工作。如果所有的外设都是数字的，那么事情就很简单了，直接 GPIO 连接就可以通信。然而，有些外设就不是数字的，而是模拟的，需要接收模拟信号（如：正弦波信号），所以需要借助处理器使用 PWM 技术实现模拟信号。

基本原理如下：

$\'使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）_设备开发_02\'$

根据电工电子学老师的说法，如果需要产生这样的一个正弦波，可以用多个方波代替，其效果是相同的。

$\'使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）_鸿蒙_03\'$

图 a) 中的正弦波可以用一个个幅值相同但是宽度不同的方波代替，如图 b) ，只要这些方波与 t 轴围起来的面积和原始正弦波与 t 轴围起来的面积相同即可。

有了上面的原理之后，接下来需要讨论的就是：如何调节出等效的方波？

为了解决这个问题，需要了解占空比的概念！

占空比指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比。

$\'使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）_鸿蒙_04\'$

在上图中一个周期是 4ms ，而高电平在一个周期中的持续时间是 1ms，所以占空比为 25% 。

掌握了这些理论性的东西之后，就可以考虑如何实操的问题了：怎么实现 PWM 信号（方波信号）输出？

很幸运，Hi3861中自带了 PWM 模块，所以在代码层面只需要调用相关 API 接口向 PWM 模块设置必要参数，就可以输出需要的连续 PWM 信号（方波信号）。

$\'使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）_鸿蒙_05\'$

上面表格中的接口功能可谓一目了然，几乎可以做到“开箱即用”，唯一需要做解释的就是 start( port, duty, freq ) 这个函数， port 表示 PWM 信号的输出通道编号，freq 用于控制 PWM 信号的输出频率，duty 用于指定占空比，占空比的值为 duty 和 freq 的比值。

Ok！有了这些铺垫，可以上代码了！

$\'使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）_唐佐林_06\'$

Snippet 1部分的代码先对 GPIO_7 进行初始化和功能设置，目的是接收 is1 也就是红外传感器的感应信号，当Hi3861接收到这个红外感应信号就会触发回调 is1_callback() 。Snippet 2 部分的代码复用 GPIO_8 使其连接 PWM 模块，目的是对 PWM 进行参数设置。这里可以更进一步的给大家科普一下 GPIO 和 PWM 的关系：在理论上可以直接用 GPIO 产生需要的方波信号，但现实中并不会这么做！原因很简单，这么做会耗费大量的处理器资源，并且产生的方波信号频率有限。所以，一般都会引入独立的 PWM 模块，处理器通过 GPIO 与这个模块连接在一起，从而能够对其进行参数设置。之后，具体产生方波的工作就由 PWM 模块完成了。

接下来，看看回调函数 is1_callback() 的实现。

$\'使用Python开发鸿蒙设备程序（3-安防系统雏形）_设备开发_07\'$