开发板输出硬件接口

输入输出概述

开发板提供了丰富的硬件接口，可完成众多输入输出。

视频。将 USB 摄像头，插到开发板的 USB 接口上，开发板就可以获得视频信息。
音频。将 USB 麦克风+喇叭，插到开发板的 USB 接口上，开发板就可以获取和输出音频信息。
网口。通过网口可以做更多输入输出。比如通过网络拉取视频流。
40Pin接口。开发板上有40个细细的针脚（管脚），分2排，每排20个，称为 40Pin接口。开发板可通过 40Pin接口控制单片机（单片机进一步控制机械臂，等），或者各式各样的传感器（温度、湿度、……）。本章节做简介。

准确的说，应该是硬件的输入输出接口。以如下简介的 GPIO（General-Purpose Input/Output），所有 GPIO 管脚（40Pin接口中某一些），即可以作为输出（从开发板输出到周边），也可以作为输入（从周边到开发板），只要一条命令设置下某 GPIO 管脚的方向即可（方向是 in 还是 out）。GPIO 最常见的用途是操作定制电子设备（比如点亮/熄灭小灯珠），通过某些 GPIO 管脚输出高电平（3.3V）或低电平。

开发板的 40Pin接口，除了支持 GPIO 以外，还支持 I2C。I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种常见的串行通信协议，主要用于微控制器和各种外围设备之间的短距离通信。它由飞利浦公司在1980年代初期开发，以减少芯片之间的连接数，简化电路设计。昇腾官网上基于开发板做的机械臂创意项目，就是开发板通过 I2C 控制机械臂（上的单片机 STM32）。

还支持 UART。通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一种串行、异步、全双工的通信协议，在嵌入式领域应用的非常广泛。比如，可以通过 USB-UART 线，连接 40Pin接口的 6、8、10号管脚，通过 UART 登录开发板，而不是网线。

可以参考昇腾官网开发板文档之《硬件接口使用指南》^[1]的相关章节，获取更多信息。
还可以快速看看B站的《零基础10分钟入门嵌入式！》^[2]，以便初步了解一些基础信息，尽快消除可能的学习障碍。

GPIO操作

样例代码如下：

import os

GPIO_PIN = 82  # 对应物理针脚11
GPIO_PATH = "/sys/class/gpio/"

# 导出GPIO
with open(GPIO_PATH + "export", "w") as f:
    f.write(str(GPIO_PIN))

# 设置为输出
with open(GPIO_PATH + f"gpio{GPIO_PIN}/direction", "w") as f:
    f.write("out")

# 闪烁LED
import time

for _ in range(5):
    with open(GPIO_PATH + f"gpio{GPIO_PIN}/value", "w") as f:
        f.write("1")
    time.sleep(1)
    with open(GPIO_PATH + f"gpio{GPIO_PIN}/value", "w") as f:
        f.write("0")
    time.sleep(1)

gpio_pin = {
    # 40PIN管脚号: {名称，GPIO组号，GPIO组内编号, GPIO_PIN全局取值}
    11: {"name": "GPIO17", "gpio_group": 2, "gpio_id": 18, "gpio_pin": 82},
    13: {"name": "GPIO27", "gpio_group": 2, "gpio_id": 6, "gpio_pin": 70},
    15: {"name": "GPIO22", "gpio_group": 2, "gpio_id": 15, "gpio_pin": 79},
    16: {"name": "GPIO23", "gpio_group": 2, "gpio_id": 16, "gpio_pin": 80},
    18: {"name": "GPIO24", "gpio_group": 0, "gpio_id": 25, "gpio_pin": 25},
    22: {"name": "GPIO25", "gpio_group": 0, "gpio_id": 2, "gpio_pin": 2},
    26: {"name": "GPIO07", "gpio_group": 2, "gpio_id": 19, "gpio_pin": 83},
    31: {"name": "GPIO06", "gpio_group": 2, "gpio_id": 20, "gpio_pin": 84},
    33: {"name": "GPIO13", "gpio_group": 4, "gpio_id": 0, "gpio_pin": 128},
    36: {"name": "GPIO16", "gpio_group": 2, "gpio_id": 17, "gpio_pin": 81},
    37: {"name": "GPIO26", "gpio_group": 0, "gpio_id": 3, "gpio_pin": 3},
}
# 此表说明GPIO管脚与其编号的对应关系。比如第N组第M个管脚的全局编号GPIO_PIN，是第N组的START_GPIO_PIN+M。

# 根据昇腾官网相关资料整理得到
gpio_pin_range = {
    # gpio_group, start_gpio_pin, end_gpio_pin
    # gpio_id_range is 0~31 for all gpio_group(s)
    0: {"start_gpio_pin": 0, "end_gpio_pin": 31},
    1: {"start_gpio_pin": 32, "end_gpio_pin": 63},
    2: {"start_gpio_pin": 64, "end_gpio_pin": 95},
    3: {"start_gpio_pin": 476, "end_gpio_pin": 507},
    4: {"start_gpio_pin": 128, "end_gpio_pin": 159},
    5: {"start_gpio_pin": 160, "end_gpio_pin": 191},
    7: {"start_gpio_pin": 224, "end_gpio_pin": 255},
}