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

那么今天我們可以更進一步，通過 Python 中的 GPIO 和 PWM 接口使蜂鳴器發聲。

當然，如果只是實現這個功能就太無聊了，所以我們可以擴展一下，做個稍微有意思一些的東西。

嗯。。。想想做點啥呢？！翻箱倒柜一番之后，我找到了下面這塊擴展板。

這是小熊派鴻蒙開發套件中的“智慧安防”擴展板，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，可以開發一個簡單的安防案例：當紅外傳感器有感應（有人靠近）時，觸發蜂鳴器發出警告（發聲）。

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

這是一個屬于硬件電路層面的概念，對于物聯網開發來說不需要特別深入的對它進行研究，只需要掌握基本原理后應用到開發中即可。

簡單的說，PWM 就是利用數字信號輸出模擬信號的一種技術。眾所周知，現代計算機系統是數字驅動的，即：所有計算機部件在高低電平的交替驅動下工作。

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

然而，有些外設就不是數字的，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 技術實現模擬信號。

基本原理如下：

根據電工電子學老師的說法，如果需要產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：如何調節出等效的方波？

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，信號處于高電平的時間占據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，就可以考慮如何實操的問題了：怎么實現 PWM 信號（方波信號）輸出？

很幸運，Hi3861中自帶了 PWM 模塊，所以在代碼層面只需要調用相關 API 接口向 PWM 模塊設置必要參數，就可以輸出需要的連續 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。

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 進行初始化和功能設置，目的是接收 is1 也就是紅外傳感器的感應信號，當 Hi3861 接收到這個紅外感應信號就會觸發回調 is1_callback（） 。

Snippet 2 部分的代碼復用 GPIO_8 使其連接 PWM 模塊，目的是對 PWM 進行參數設置。

這里可以更進一步的給大家科普一下 GPIO 和 PWM 的關系：在理論上可以直接用 GPIO 產生需要的方波信號，但現實中并不會這么做！

原因很簡單，這么做會耗費大量的處理器資源，并且產生的方波信號頻率有限。

所以，一般都會引入獨立的 PWM 模塊，處理器通過 GPIO 與這個模塊連接在一起，從而能夠對其進行參數設置。之后，具體產生方波的工作就由 PWM 模塊完成了。

接下來，看看回調函數 is1_callback（） 的實現。

代碼很簡單，核心部分就是對變量 pwm_on 進行標記，即：當接收到紅外感應信號的時候將 pwm_on 賦值為 True。

然后呢？然后在別處進行處理！

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

而 1 號 PWM 通道連接的是一個蜂鳴器，產生方波信號的最終結果就是使得蜂鳴器發聲。

整體流程如下：

最終效果如下：

可以看到，當我靠近開發板時，紅外感應器立即發送感應信號，進而觸發蜂鳴器發聲。

WOW！一個簡單的安防系統就這么完成了！

PS：最新版 Python 引擎庫能夠支持幾乎所有鴻蒙的外設接口，以及基礎浮點運算。

感興趣的同學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