使用C#在 Linux 上构建 IoT 应用程序

发布于 2020-11-17 18:53
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如何在 Raspberry Pi 的 Raspbian 上构建使用 GPIO 引脚的 IoT 程序?你可能会回答使用 C++ 或 Python 去访问 Raspberry Pi 的引脚。现在,C# 程序员可以使用 .NET Core 在 Linux 上构建 IoT 应用程序。只需要引入 System.Device.Gpio NuGet 包即可。

 

提示

因为 .NET Core JIT 依赖于 ARMv7 指令集,因此处理器架构新于 ARMv7 的 Linux 开发板都可以使用此包进行硬件操作。当然,一些特殊的硬件操作除外,比如对 GPIO 引脚进行上拉,这需要对处理器的寄存器进行访问,而 System.Device.Gpio 对不支持的硬件仅实现了通用操作。

 

若要继续阅读下面的内容,你需要准备:

1.安装有 Linux 的 Raspberry Pi 3B/3A+/3B+
2.Visual Studio 2019
3.用于构建程序的 .NET Core SDK (版本大于 2.1)

 

环境配置


1.首先获取 Raspberry Pi 的硬件接口的访问权限。

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提示

远程访问 Raspbian 可以使用 putty 通过 SSH 进行访问,也可以使用 apt 安装 xrdp ,通过 Windows 远程桌面进行访问。对于没有桌面环境的 Raspbian Lite,可以通过执行 sudo raspi-config 进行配置。

 

2.使用二进制文件安装 .NET Core 运行时

①下载

wget https://download.visualstudio.microsoft.com/download/pr/4f9988da-8a62-4e01-9978-d9f1dd4fc386/3acb243f96e8e20b6774c64694d478ce/dotnet-runtime-2.1.13-linux-arm.tar.gz

②解压

mkdir ~/dotnet21 && tar -xvf dotnet-runtime-2.1.13-linux-arm.tar.gz -C ~/dotnet21

③创建链接

sudo ln -s ~/dotnet21/dotnet /usr/bin/dotnet

 

Blink


熟悉 Arduino 的朋友都知道,Blink 是默认烧写进 Arduino 的初始程序,控制板载连接 13 号引脚的 LED 闪烁,是一种类似于“Hello World”的存在。这里我们将 LED 小灯连接至 Raspberry Pi 的 GPIO 17 引脚。

 

硬件需求

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 ● LED 正极 - GPIO 17 (Pin 11)
 ● LED 负极 - GND

 

电路

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使用 Docker 运行示例


示例地址:https://github.com/ZhangGaoxing/dotnet-core-iot-demo/tree/master/src/Blink

docker build -t iot-blink -f Dockerfile .
docker run --rm -it --device /dev/gpiomem iot-blink

 

代码


1.打开 Visual Studio ,新建一个 .NET Core 控制台应用程序,项目名称为“Blink”。

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2.打开 “工具”——“NuGet包管理器”——“程序包管理器控制台”,运行如下命令,以获取程序包。

PM> Install-Package System.Device.Gpio

3.在 Program.cs 中,替换如下代码:

using System;
using System.Device.Gpio;
using System.Threading;

namespace Blink
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 定义引脚
            int pinNumber = 17;
            // 定义延迟时间
            int delayTime = 1000;

            // 获取 GPIO 控制器
            using (GpioController controller = new GpioController(PinNumberingScheme.Logical))
            {
                // 打开引脚 17
                controller.OpenPin(pinNumber, PinMode.Output);

                // 循环
                while (true)
                {
                    Console.WriteLine($"Light for {delayTime}ms");
                    // 打开 LED
                    controller.Write(pinNumber, PinValue.High);
                    // 等待 1s
                    Thread.Sleep(delayTime);

                    Console.WriteLine($"Dim for {delayTime}ms");
                    // 关闭 LED
                    controller.Write(pinNumber, PinValue.Low);
                    // 等待 1s
                    Thread.Sleep(delayTime);
                }
            }
        }
    }
}

 

部署


1.在“程序包管理器控制台”运行发布命令:

dotnet publish -c release -r linux-arm

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 提示

默认的发布路径是在 “\Blink\bin\Release\netcoreappXXX\win10-arm\publish”。你也可以使用 -o 来指定发布路径,如:-o D:\BlinkPublish ,这将会发布在 D 盘的 BlinkPublish 文件夹下。

2.使用 FTP 工具将生成的发布文件夹复制到 Raspberry Pi 上,这里使用的是 WinSCP 。

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提示

Raspbian 使用 FTP 服务,请使用 apt 安装 vsftpd 。

3.更改程序权限。使用 cd 命令切换到发布的文件夹,运行:

chmod 755 ./Blink

或使用 FTP 工具进行变更

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4.执行 ./Blink 运行程序,此时 LED 小灯应该一闪一闪的了。

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供参考

   1.dotnet/iot Documentation:https://github.com/dotnet/iot/blob/master/Documentation/README.md
   2.NET Core on Raspberry Pi:https://github.com/dotnet/core/blob/master/samples/RaspberryPiInstructions.md

已于2020-11-17 18:53:31修改
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