8.0 KiB
如何使用 Fedora IoT 开启 LED 灯
你喜欢 Fedora、容器和树莓派吗？这三者结合操控 LED 会怎么样？本文介绍的是 Fedora IoT，将展示如何在树莓派上安装预览镜像。还将学习如何与 GPIO 交互以开启 LED。
什么是 Fedora IoT?
Fedora IoT 是当前 Fedora 项目的目标之一，计划成为一个完整的 Fedora 版本。Fedora IoT 将是一个在ARM（目前仅限 aarch64）例如树莓派，以及 x86_64 架构设备上运行的系统。
Fedora IoT 基于 OSTree 开发, 就像Fedora Silverblue 和以往的 Atomic Host.
下载和安装 Fedora IoT
官方 Fedora IoT 镜像将和 Fedora 29 一起发布。但是在此期间你可以下载 Fedora 28-based 镜像 来进行这个实验。
你有两种方法来安装这个系统：使用 dd 命令闪存SD卡，或者使用 fedora-arm-installer 工具。Fedora 的 Wiki 里面提供了更多关于设置物理设备 的信息来开发 IoT。另外，你可能需要调整第三个分区的大小。
把 SD 卡插入到设备并运行，需要创建一个用户来完成安装。这个步骤需要串行连接或带键盘的 HDMI 显示器来与设备进行交互。
当系统安装完成后，下一步就是要设置网络连接。使用你刚才创建的用户登录系统，可以使用下列方式之一完成网络连接设置：
- 如果你需要手动配置你的网络，可能需要执行类似如下命令，需要保证设置正确的网络地址：
$ nmcli connection add con-name cable ipv4.addresses \
192.168.0.10/24 ipv4.gateway 192.168.0.1 \
connection.autoconnect true ipv4.dns "8.8.8.8,1.1.1.1" \
type ethernet ifname eth0 ipv4.method manual
- 如果你网络上运行着 DHCP 服务，可能需要类似如下命令：
$ nmcli con add type ethernet con-name cable ifname eth0
Fedora 中的 GPIO 接口
许多关于 Linux 上 GPIO 的教程都关注传统的 GPIO sysfis 接口。这个接口已经不推荐使用了，并且上游 Linux 内核社区由于安全和其他问题的缘故打算完全删除它。
Fedora 已经不将这个传统的接口编译到内核了，因此在系统上没有 /sys/class/gpio 这个文件。此教程使用一个上游内核提供的一个新的字符设备 /dev/gpiochipN 。这是目前和 GPIO 交互的方式。
为了和这个新设备进行交互，你需要使用一个库和一系列命令行界面工具。公共命令行工具比如说 echo 和 cat 在此设备上无法正常工作。
你可以通过安装 libgpiod-utils 包来安装命令行界面工具。python3-libgpiod 包提供了相应的 Python 库。
使用 Podman 来创建一个容器
Podman 是一个容器运行环境，其命令行界面类似于Docker。Podman的一大优势是它不会在后台运行任何守护进程。这对于资源有限的设备尤其有用。Podman 还允许您使用 systemd 单元文件启动容器化服务。此外，它还有许多其他功能。
我们使用如下两步来创建一个容器：
1. 创建包含所需包的分层镜像。
2. 使用分层镜像创建一个新容器。
首先创建一个 Dockerfile 文件，内容如下。这些内容告诉 podman 基于可使用的最新 Fedora 镜像来构建我们的分层镜像。然后就是更新系统和安装一些软件包：
FROM fedora:latest
RUN dnf -y update
RUN dnf -y install libgpiod-utils python3-libgpiod
这样你就完成了镜像的生成前的配置工作，这个镜像基于最新的 Fedora，而且包含了和 GPIO 交互的软件包。
现在你就可以运行下方命令来构建你的基本镜像了：
$ sudo podman build --tag fedora:gpiobase -f ./Dockerfile
你已经成功创建了你的自定义镜像。这样以后你就可以不用每次都重新搭建环境了，而是基于你创建的镜像来完成工作。
使用 Podman 完成工作
为了确认当前的镜像，可以运行下方命令：
$ sudo podman images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
localhost/fedora gpiobase 67a2b2b93b4b 10 minutes ago 488MB
docker.io/library/fedora latest c18042d7fac6 2 days ago 300MB
现在，启动容器并进行一些实际的实验。 容器通常是隔离的，无法访问主机系统，包括GPIO接口。 因此需要在启动容器时将其挂载在容器内。 可以使用以下命令中的 -device 选项来解决：
$ sudo podman run -it --name gpioexperiment --device=/dev/gpiochip0 localhost/fedora:gpiobase /bin/bash
运行之后就进入了正在运行的容器中。 在继续之前，这里有一些容器命令。 输入 exit 或者按下 Ctrl+D 来退出容器。
显示所有存在的容器可以运行如下命令：
$ sudo podman container ls -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
64e661d5d4e8 localhost/fedora:gpiobase /bin/bash 37 seconds ago Exited (0) Less than a second ago gpioexperiment
使用如下命令创建一个新的容器：
$ sudo podman run -it --name newexperiment --device=/dev/gpiochip0 localhost/fedora:gpiobase /bin/bash
如果想删除容器可以使用如下命令：
$ sudo podman rm newexperiment
开启 LED 灯
现在可以使用已创建的容器。 如果容器已经退出，请使用以下命令再次启动它：
$ sudo podman start -ia gpioexperiment
如前所述，可以使用 Fedora 中 libgpiod-utils 包提供的 CLI 工具。 要列出可用的 GPIO 芯片可以使用如下命令：
$ gpiodetect
gpiochip0 [pinctrl-bcm2835] (54 lines)
要获取特定芯片的公开列表，请运行：
$ gpioinfo gpiochip0
请注意，物理引脚数与前一个命令打印的行数之间没有相关性。 重要的是 BCM 编号，如 pinout.xyz 所示。 建议不要使用没有相应 BCM 编号的线路。
现在，将 LED 连接到物理引脚40，也就是 BCM 21。请记住：LED的短腿（负极，称为阴极）必须连接到带有330欧姆电阻的树莓派的 GND 引脚， 并且长腿（阳极）到物理引脚40。
运行以下命令打开LED。，按下 **Ctrl + C ** 关闭：
$ gpioset --mode=wait gpiochip0 21=1
要点亮一段时间，请添加 -b（在后台运行）和 -s NUM（多少秒）参数，如下所示。 例如，要点亮 LED 5秒钟，运行如下命令：
$ gpioset -b -s 5 --mode=time gpiochip0 21=1
另一个有用的命令是 gpioget。 它可以获得引脚的状态（高或低），可用于检测按钮和开关。
总结
你也可以使用 Python 操控 LED - 这里有一些例子。 也可以在容器内使用 i2c 设备。 此外，Podman 与此 Fedora 版本并不严格相关。 你可以在任何现有的 Fedora Edition 上安装它，或者在 Fedora 中使用两个基于 OSTree 的新系统进行尝试：Fedora Silverblue 和 Fedora CoreOS。
via: https://fedoramagazine.org/turnon-led-fedora-iot/
作者：Alessio Ciregia 选题：lujun9972 译者：ScarboroughCoral 校对：校对者ID