import RPi.GPIO as GPIO import time # 设置 GPIO 模式为 BCM GPIO.setmode(GPIO.BCM) # 定义控制正反转的 GPIO 引脚 control_pin = 17 # 定义调速的 GPIO 引脚 pwm_pin = 18 # 设置 GPIO 引脚为输出模式 GPIO.setup(control_pin, GPIO.OUT) GPIO.setup(pwm_pin, GPIO.OUT) # 创建 PWM 实例，频率设置为 100Hz pwm = GPIO.PWM(pwm_pin, 100) # 启动 PWM，初始占空比为 0 pwm.start(0) try: while True: # 电机正转 print("电机正转，低速") GPIO.output(control_pin, GPIO.HIGH) pwm.ChangeDutyCycle(20) # 占空比 20%，低速 time.sleep(5) print("电机正转，高速") pwm.ChangeDutyCycle(80) # 占空比 80%，高速 time.sleep(5) # 电机反转 print("电机反转，低速") GPIO.output(control_pin, GPIO.LOW) pwm.ChangeDutyCycle(20) # 占空比 20%，低速 time.sleep(5) print("电机反转，高速") pwm.ChangeDutyCycle(80) # 占空比 80%，高速 time.sleep(5) except KeyboardInterrupt: print("程序终止") finally: # 停止 PWM pwm.stop() # 清理 GPIO 设置 GPIO.cleanup()

<think>好的，我现在需要帮助用户解决如何使用RPi.GPIO库控制树莓派上的电机正反转和PWM调速的问题。首先，我得回忆一下树莓派的GPIO控制基本知识。用户需要示例代码的解析，所以我应该提供一个清晰的代码示例，并分步骤解释每个部分的作用。 首先，确定电机控制常用的方法。通常，直流电机需要H桥电路来控制正反转，比如使用L298N或L293D这样的电机驱动模块。所以代码里可能需要设置GPIO引脚来控制方向，同时使用PWM来调节速度。 接下来，我需要考虑如何配置GPIO引脚。树莓派的GPIO有BCM和BOARD两种编号模式，这里可能需要选择其中一种，比如BCM。然后，设置两个引脚作为方向控制，比如IN1和IN2，这两个引脚的高低电平组合决定电机的转向。例如，IN1高，IN2低时正转，反之则反转，同时都低则停止。 然后是PWM部分。树莓派的RPi.GPIO库支持软件PWM，所以需要为其中一个方向引脚（比如IN1或IN2）启用PWM，并设置频率，通常电机PWM频率在几百Hz到几千Hz之间，这里可能需要选500Hz。通过改变占空比来调节速度。 接下来，编写示例代码。代码结构应该包括导入库、设置GPIO模式、定义引脚、设置PWM、控制函数（正转、反转、停止）、以及清理GPIO的部分。需要注意在代码结束后正确清理GPIO，避免引脚保持状态导致的问题。 在解析代码时，需要分步骤解释每个部分的作用，比如设置模式、引脚定义、PWM初始化、控制函数的具体逻辑，以及主程序中的调用示例。同时，要提醒用户注意接线正确，避免短路或损坏树莓派。 用户可能遇到的问题包括接线错误、PWM频率选择不当导致电机噪音或不稳定、占空比范围不正确等。所以需要强调这些注意事项，并提供调整建议。 最后，生成相关问题，帮助用户进一步学习，比如如何避免电机干扰树莓派、使用硬件PWM的优势、多电机控制的方法等。这些问题应该与当前主题相关，且具有实际应用价值。 现在需要确保代码正确，语法无误，并且符合RPi.GPIO库的使用规范。同时，使用中文解释时要清晰易懂，避免专业术语不明确的地方。可能还需要检查是否存在常见的错误，比如引脚模式设置错误，或者PWM未正确启动等。 总结一下，步骤是：介绍硬件需求，提供代码示例，分步解析代码，注意事项，相关问题。确保每个部分都覆盖用户可能需要的知识点，并且逻辑清晰，易于理解。</think>### 通过RPi.GPIO控制树莓派电机正反转及调速 #### 硬件需求 1. 树莓派（任意型号） 2. 直流电机驱动模块（如L298N/L293D） 3. 直流电机（5-12V） 4. 外部电源（建议独立供电） #### 代码示例与解析 ```python import RPi.GPIO as GPIO import time # 引脚定义（BCM编号模式） IN1 = 17 # 方向控制引脚1 IN2 = 18 # 方向控制引脚2 EN = 27 # PWM使能引脚 def setup(): GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(IN1, GPIO.OUT) GPIO.setup(IN2, GPIO.OUT) GPIO.setup(EN, GPIO.OUT) # 创建PWM实例（频率500Hz） global pwm pwm = GPIO.PWM(EN, 500) pwm.start(0) # 初始占空比0% def motor_forward(speed): GPIO.output(IN1, GPIO.HIGH) GPIO.output(IN2, GPIO.LOW) pwm.ChangeDutyCycle(speed) def motor_backward(speed): GPIO.output(IN1, GPIO.LOW) GPIO.output(IN2, GPIO.HIGH) pwm.ChangeDutyCycle(speed) def motor_stop(): GPIO.output(IN1, GPIO.LOW) GPIO.output(IN2, GPIO.LOW) pwm.ChangeDutyCycle(0) if __name__ == '__main__': try: setup() while True: motor_forward(50) # 正转50%速度 time.sleep(2) motor_backward(75) # 反转75%速度 time.sleep(2) motor_stop() time.sleep(1) finally: pwm.stop() GPIO.cleanup() ``` #### 关键代码解析 1. **引脚模式设置** 使用`GPIO.setmode(GPIO.BCM)`选择BCM编号方案，更符合驱动模块的通用接法[^1]。 2. **PWM控制逻辑** - `pwm = GPIO.PWM(EN, 500)`初始化频率为500Hz的PWM信号 - `ChangeDutyCycle()`方法实现0-100%速度调节，对应电压占空比 3. **方向控制原理** | IN1 | IN2 | 电机状态 | |-----|-----|--------| | 1 | 0 | 正转 | | 0 | 1 | 反转 | | 0 | 0 | 刹车 | #### 注意事项 1. **独立供电**：大功率电机需使用外部电源，避免树莓派过载 2. **频率选择**：常见电机适用500Hz-2kHz，高频可降低噪音但可能增加驱动发热 3. **占空比限制**：部分电机低于20%占空比时无法启动 4. **续流二极管**：感性负载需加保护电路防止电压尖峰