# 40-Pin扩展

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Quectel Pi H1智能主控板配备了标准的40-pin GPIO扩展接口，支持GPIO、I2C、SPI、UART、PWM等多种外设接口。下面将介绍如何测试这些接口的功能。

# 引脚定义

```{image} images/image_IjiJbKP69oGkwfx508RciiSZnNf.webp
:width: 1241px
:height: 768px
```

```{image} images/image_R1t3bIWoQoRdEHxM74XcoIWtnre.webp
:width: 1283px
:height: 676px
```

# 接口配置说明

40-pin中部分低速接口（I2C9/SPI10/UART12_2W/I2C13/SPI14）的配置文件位于 */etc/qpi-config/qpi-config.ini*。

**配置步骤：**

1. 修改 *qpi-config.ini* 配置文件

2. 应用配置

```bash
qpi-config 40pin set
```

3. 重启系统使配置生效

# GPIO测试

本节以测试40-pin接口的pin3为例，演示如何使用GPIO功能。pin3对应的 *gpio_num* 为36。

## 硬件连接

**连接方法一：万用表测量电压**  
将pin3（GPIO_36）引脚连接至万用表的正极，pin6（GND）引脚连接至万用表的负极。通过万用表可以测量引脚输出的电压值，验证GPIO功能是否正常。

**连接方法二：使用GPIO扩展板指示灯**  
你也可以通过接插 **树莓派4B/3B GPIO扩展板** 到40-pin扩展接口来测试GPIO高低电平。该扩展板将各GPIO引脚引出并配有对应的指示灯，你可将待测GPIO引脚配置为输出模式并接到扩展板上，当GPIO输出高电平时小灯点亮，输出低电平时小灯熄灭，这样就能直观观察GPIO的电平变化是否符合预期。  
关于该扩展板的更多信息，可参考支持配件章节中的 **GPIO terminal expansion board** 条目（参见：支持配件）。

## 方法一：使用Shell命令控制

系统已默认启用lgpiod服务，依次执行如下命令：

**Step1：** 打开GPIO设备

```bash
rgs c 999 go 4
```

使用 *go* 命令打开文件 */dev/gpiochip4*。

**Step2：** 设置GPIO模式

```bash
rgs c 999 gso 0 36
```

使用 *gso* 命令设置gpio 36为输出模式，这条命令里的 *0* 是上一条命令的返回内容，根据实际情况修改。

**Step3：** 设置低电平

```bash
rgs c 999 gw 0 36 0
```

设置gpio 36为低电平，此时测试引脚电压值为 **0V**。

**Step4：** 设置高电平

```bash
rgs c 999 gw 0 36 1
```

设置gpio 36为高电平，此时测试引脚电压值为 **3.3V**。

## 方法二：使用Python/C代码控制

如需使用编程语言进行GPIO控制，请参考以下文档：

- [Python GPIO开发](<../../应用开发/Python GPIO开发/Python GPIO开发.md>)-使用python-periphery库进行GPIO开发

- [C/C++ GPIO开发](<../../应用开发/C_C++ GPIO开发/C_C++ GPIO开发.md>)-使用lgpio库进行GPIO开发

这些文档提供了完整的代码示例、编译方法和测试步骤。

# I2C测试

40-pin接口的pin3和pin5默认是I2C的data和clock引脚，对应设备节点 */dev/i2c9*。

**提示**  
若设备节点没有出现，可以先使用本章开头部分的 **qpi-config** 进行配置使能。

## 测试准备

本次测试使用微雪环境传感器扩展板（BME280），通过40-pin接口进行连接。

**硬件连接示意图：**

```{image} images/image_UOXlbR2Q5oPBAWxklHUcffhenRh.webp
:width: 1706px
:height: 1280px
```

<div style="text-align: center">
微雪环境传感器扩展板
</div>

```{image} images/image_QbCZblwh7oWxFjxNewwcpabinhe.webp
:width: 1706px
:height: 1280px
```

<div style="text-align: center">
Quectel Pi H1 40-Pin接口
</div>

```{image} images/image_C638bufIZoZ6Hkx5VUkcB0z9n5e.webp
:width: 1706px
:height: 1280px
```

<div style="text-align: center">
插上环境传感器扩展板的Quectel Pi H1
</div>

## 使用C代码控制

**前置要求**  
如果系统中没有lgpio库，请参考 [C/C++ GPIO开发](<../../应用开发/C_C++ GPIO开发/C_C++ GPIO开发.md>) 文档安装lgpio库。

**Step1：** 创建源文件

新建 *envtest.c* 文件，内容如下：

点击展开/折叠完整代码

**Step2：** 编译程序

```bash
gcc -o envtest envtest.c -llgpio
```

**Step3：** 运行测试

```bash
sudo ./envtest
```

**注意**  
如果出现"Permission denied"错误，需要使用 *sudo* 运行程序。

运行成功后，输出内容包含采集的气压、温度和湿度信息：

```plaintext
pressure:    1013.25 hPa
temperature:   25.36 C
humidity:     45.67 %
```

# SPI测试

40-pin接口中的SPI功能对应设备节点 */dev/spi10*。

**提示**  
若设备节点没有出现，可以先使用本章开头部分的 **qpi-config** 进行配置使能。

## SPI回环测试

本测试通过Shell命令控制SPI接口，验证数据收发功能。

**Step1：** 打开SPI设备

```bash
rgs c 999 SPIO 10 0 10000000 0
```

使用 *SPIO* 命令打开 */dev/spidev10.0*，波特率为10000000。命令返回文件句柄（通常为0）。

**Step2：** 进行SPI数据传输测试

短数据测试：

```bash
rgs c 999 SPIX 0 1 2 3 4
```

长数据测试：

```bash
rgs c 999 SPIX 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
```

使用 *SPIX* 命令进行SPI数据传输，其中 *0* 是上一条命令返回的文件句柄，后面的数字是要发送的数据。

**测试结果：**

- **MISO和MOSI短接时**（回环模式），返回发送的数据：

```plaintext
4 1 2 3 4
```

第一个数字 *4* 表示接收到的数据字节数。

- **MISO和MOSI不短接时**，返回全255（表示未接收到有效数据）：

```plaintext
4 255 255 255 255
```

# UART测试

**40-pin接口** 的 **pin8** 和 **pin10** 默认配置为 **UART** 功能，对应设备节点 **/dev/ttyHS2**，若设备节点没有出现，可以先使用本章开头部分的 **qpi-config** 进行配置使能。

**查看串口设备**  
你可以使用以下命令查看系统中所有的串口设备：

```bash
ls /dev/tty*
```

## UART回环测试

本测试通过将 **pin8** 和 **pin10** 短接，验证串口收发功能是否正常。

**硬件连接：** 将40-pin接口的pin8（TX）和pin10（RX）短接。

**前置要求**  
需要安装 **python3-serial** 库：

```bash
apt-get update
apt-get install python3-serial
```

**Step1：** 创建测试脚本

新建 *uart_loop.py* 文件，内容如下：

点击展开/折叠完整代码

```python
import serial
import time

def serial_loopback_test(port='/dev/ttyHS2', baudrate=115200, timeout=1):try:# 打开串口
        ser = serial.Serial(
            port=port,
            baudrate=baudrate,
            parity=serial.PARITY_NONE,
            stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
            bytesize=serial.EIGHTBITS,
            timeout=timeout
        )if not ser.is_open:print(f"无法打开串口 {port}")returnprint(f"串口 {port} 已打开，开始回环测试（按Ctrl+C退出）...")
        test_data = b"Hello, Serial Loopback!"  # 测试数据while True:# 发送数据
            ser.write(test_data)print(f"发送: {test_data.decode('utf-8')}")# 读取回环数据
            time.sleep(0.1)  # 等待数据接收
            received = ser.read(len(test_data))# 验证结果if received == test_data:print(f"接收: {received.decode('utf-8')} → 测试通过\n")else:print(f"接收异常: 发送[{len(test_data)}] vs 接收[{len(received)}] → 测试失败\n")

            time.sleep(1)  # 间隔1秒重复测试except serial.SerialException as e:print(f"串口错误: {e}")except KeyboardInterrupt:print("\n用户中断测试")finally:if 'ser' in locals() and ser.is_open:
            ser.close()print(f"串口 {port} 已关闭")if __name__ == "__main__":# 可根据实际情况修改串口和波特率
    serial_loopback_test(port='/dev/ttyHS2', baudrate=115200)
```

**Step2：** 运行测试

```bash
python3 uart_loop.py
```

**测试结果：**

当pin8和pin10正确短接时，程序会持续发送数据并验证接收的数据是否一致：

```plaintext
串口 /dev/ttyHS2 已打开，开始回环测试（按Ctrl+C退出）...
发送: Hello, Serial Loopback!
接收: Hello, Serial Loopback! → 测试通过

发送: Hello, Serial Loopback!
接收: Hello, Serial Loopback! → 测试通过

发送: Hello, Serial Loopback!
接收: Hello, Serial Loopback! → 测试通过
```

按 *Ctrl+C* 可退出测试程序。

# PWM测试

**40-pin接口** 的 **pin33** 默认配置为 **PWM** 功能，这里选择微雪的 **4pin PWM** 协议的调速风扇作为测试设备。

## 硬件连接

**PWM风扇接线定义：**

| **Pin** | **Function** | **Wire colour** | **40-Pin连接** |
| --- | --- | --- | --- |
| 1 | +5V | Red | pin2或pin4 (5V) |
| 2 | PWM | Blue | pin33 (GPIO_78) |
| 3 | GND | Black | pin6/9/14/20/25/30/34/39 (任意GND) |
| 4 | Tach | Yellow | pin32 (GPIO_76) |

**连接示意图：**

```{image} images/image_ES40bgKrmo4OB1xaBPycjOg4n3c.webp
:width: 4000px
:height: 3000px
```

<div style="text-align: center">
风扇连接到40-Pin接口
</div>

```{image} images/image_PFEpbRaIQoW4FvxnTlbcHTTFnrf.webp
:width: 741px
:height: 563px
```

<div style="text-align: center">
PWM风扇接口定义
</div>

**说明**

- **Tach** 引脚用于读取风扇转速，是可选连接

- 如果不需要读取转速信息，Tach引脚可以不连接

## 使用C代码控制

- 创建 **pwm.c** 文件，文件内容如下：

```c
#include <stdio.h>#include <lgpio.h>int main(int argc, char **argv){int h;int gpio = 78; 
      float pwmFrequency = 1000;float pwmDutyCycle = 50; 

      h = lgGpiochipOpen(4);  // 打开/dev/gpiochip4设备if (h < 0) {printf("ERROR: %s (%d)\n", lguErrorText(h), h); 
          return 1;}   

      int e = lgGpioClaimOutput(h, 0, gpio, 0); 
      if (e < 0) {printf("ERROR: %s (%d)\n", lguErrorText(e), e); 
          return 1;}   

      e = lgTxPwm(h, gpio, pwmFrequency, pwmDutyCycle, 0, 0); 
      if (e < 0) {printf("ERROR: %s (%d)\n", lguErrorText(e), e); 
          return 1;}   

      lguSleep(5);lgGpioFree(h, gpio);lgGpiochipClose(h);return 0;}
```

- **编译：**

```bash
gcc pwm.c -o pwm -llgpio
```

- **执行：**

```bash
sudo ./pwm
```

- 风扇会以中等转速运转，可以调整代码中的 *pwmDutyCycle* 值（范围0-100）来调整风扇转速。