【原创】树莓派3B开发Go语言（四）-自写库实现pwm输出

在前一小节中介绍了点亮第一个LED灯，这里我们准备进阶尝试下，输出第一段PWM波形。（PWM也就是脉宽调制，一种可调占空比的技术，得到的效果就是：如果用示波器测量引脚会发现有方波输出，而且高电平、低电平的时间是可调的。）

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这里爪爪熊准备写成一个golang的库，并开源到github上，后续更新将直接更新到github中，如果你有兴趣可以和我联系。 github.com/dpawsbear/bear_rpi_go

我在很多的教程中都看到说树莓派的PWM（硬件）只有一个GPIO能够输出，就是 GPIO1 。这可是不小的打击，因为我想使用至少四个 PWM ，还是不死心，想通过硬件手册上找寻蛛丝马迹，看看究竟怎么回事。

手册上找寻东西稍等下讲述，这里先提供一种方法测试 树莓派3B 的 PWM 方法：用指令控制硬件PWM。

这里通过指令的方式掌握了基本的pwm设置技巧，决定去翻一下手册看看到底PWM怎么回事，这里因为没有 BCM2837 的手册，根据之前文章引用官网所说， BCM2835 和 BCM2837 应该是一样的。这里我们直接翻阅 BCM2835 的手册，直接找到 PWM 章节。找到了如下图：

图中可以看到在博通的命名规则中 GPIO 12、13、18、19、40、41、45、52、53 均可以作为PWM输出。但是只有两路PWM0 PWM1。根据我之前所学知识，不出意外应该是PWM0 和 PWM1可以输出不一样的占空比，但是频率应该是一样的。因为没有示波器，暂时不好测试。先找到下面对应图：

根据以上两个图对比可以发现如下规律：

对照上面的表可以看出从 BCM2837 中印出来的能够使用在PWM上的就这几个了。

为了验证个人猜想是否正确，这里先直接使用指令的模式，模拟配置下是否能够正常输出。

通过上面一系列指令模拟发现，（GPIO1、GPIO26）、（GPIO23、GPIO24）是绑定在一起的，调节任意一个，另外一个也会发生变化。也即是PWM0、PWM1虽然输出了两路，可以理解成两路其实都是连在一个输出口上。这里由于没有示波器或者逻辑分析仪这类设备（仅有一个LED灯），所以测试很简陋，下一步是使用示波器这类东西对频率以及信号稳定性进行下测试。

小节：树莓派具有四路硬件输出PWM能力，但是四路中只能输出两个独立（占空比独立）的PWM，同时四路输出的频率均是恒定的。

上面大概了解清楚了树莓派3B的PWM结构，接下来就是探究如何使用Go语言进行设置。

因为拿到了手册，这里我想直接操作寄存器的方式进行设置，也是顺便学习下Go语言处理寄存器的过程。首先需要拿到pwm 系列寄存器的基地址，但是翻了一圈手册，发现只有偏移，没有找到基地址。

经过了一段时间的努力后，决定写一个 树莓派3B golang包开源放在github上，只需要写相关程序进行调用就可以了，以下是相关demo（pwm）（在GPIO.12 上输出PWM波，放上LED灯会有呼吸灯的效果，具体多少频率还没有进行测试）

以下是demo(pwm) 源码

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简介：Google工程师亲授，从学习语言语法特性到函数式编程、并发编程等等。理论与实战结合，帮助快速掌握Go语言。通过研读标准库等经典代码设计模式，启发读者深刻理解Go语言的核心思维，进入Go语言开发的更高阶段。  

Go语言和其他语言的不同之基本语法

Go语言作为出现比较晚的一门编程语言，在其原生支持高并发、云原生等领域的优秀表现，像目前比较流行的容器编排技术Kubernetes、容器技术Docker都是用Go语言写的，像Java等其他面向对象的语言，虽然也能做云原生相关的开发，但是支持的程度远没有Go语言高，凭借其语言特性和简单的编程方式，弥补了其他编程语言一定程度上的不足，一度成为一个热门的编程语言。

最近在学习Go语言，我之前使用过C#、Java等面向对象编程的语言，发现其中有很多的编程方式和其他语言有区别的地方，好记性不如烂笔头，总结一下，和其他语言做个对比。这里只总结差异的地方，具体的语法不做详细的介绍。

种一棵树最好的时间是十年前，其次是现在。

3)变量初始化时候可以和其他语言一样直接在变量后面加等号，等号后面为要初始化的值，也可以使用变量名：=变量值的简单方式

3）变量赋值 Go语言的变量赋值和多数语言一致，但是Go语言提供了多重赋值的功能，比如下面这个交换i、j变量的语句：

在不支持多重赋值的语言中，交换两个变量的值需要引入一个中间变量：

4)匿名变量

在使用其他语言时，有时候要获取一个值，却因为该函数返回多个值而不得不定义很多没有的变量，Go语言可以借助多重返回值和匿名变量来避免这种写法，使代码看起来更优雅。

假如GetName()函数返回3个值，分别是firstName,lastName和nickName

若指向获得nickName，则函数调用可以这样写

这种写法可以让代码更清晰，从而大幅降低沟通的复杂度和维护的难度。

1）基本常量

常量使用关键字const 定义，可以限定常量类型，但不是必须的，如果没有定义常量的类型，是无类型常量

2）预定义常量

Go语言预定义了这些常量 true、false和iota

iota比较特殊，可以被任务是一个可被编译器修改的常量，在每个const关键字出现时被重置为0，然后在下一个const出现之前每出现一个iota，其所代表的数字会自动加1.

3)枚举

1）int 和int32在Go语言中被认为是两种不同类型的类型

2）Go语言定义了两个浮点型float32和float64，其中前者等价于C语言的float类型，后者等价于C语言的double类型

3）go语言支持复数类型

复数实际上是由两个实数（在计算机中使用浮点数表示）构成，一个表示实部（real）、一个表示虚部（imag）。也就是数学上的那个复数

复数的表示

实部与虚部

对于一个复数z=complex(x,y),就可以通过Go语言内置函数real(z)获得该复数的实部，也就是x，通过imag(z)获得该复数的虚部，也就是y

4）数组(值类型，长度在定义后无法再次修改，每次传递都将产生一个副本。)

5）数组切片（slice）

数组切片（slice）弥补了数组的不足，其数据结构可以抽象为以下三个变量：

6）Map 在go语言中Map不需要引入任何库，使用很方便

Go循环语句只支持for关键字，不支持while和do-while

goto语句的语义非常简单，就是跳转到本函数内的某个标签

今天就介绍到这里，以后我会在总结Go语言在其他方面比如并发编程、面向对象、网络编程等方面的不同及使用方法。希望对大家有所帮助。

Golang 语言深入理解：channel

本文是对 Gopher 2017 中一个非常好的 Talk�: [Understanding Channel](GopherCon 2017: Kavya Joshi - Understanding Channels) 的学习笔记，希望能够通过对 channel 的关键特性的理解，进一步掌握其用法细节以及 Golang 语言设计哲学的管窥蠡测。

channel 是可以让一个 goroutine 发送特定值到另一个 gouroutine 的通信机制。

原生的 channel 是没有缓存的(unbuffered channel)，可以用于 goroutine 之间实现同步。

关闭后不能再写入，可以读取直到 channel 中再没有数据，并返回元素类型的零值。

gopl/ch3/netcat3

首先从 channel 是怎么被创建的开始:

在 heap 上分配一个 hchan 类型的对象，并将其初始化，然后返回一个指向这个 hchan 对象的指针。

理解了 channel 的数据结构实现，现在转到 channel 的两个最基本方法: sends 和 receivces ，看一下以上的特性是如何体现在 sends 和 receives 中的:

假设发送方先启动，执行 ch - task0 :

如此为 channel 带来了 goroutine-safe 的特性。

在这样的模型里， sender goroutine - channel - receiver goroutine 之间， hchan 是唯一的共享内存，而这个唯一的共享内存又通过 mutex 来确保 goroutine-safe ，所有在队列中的内容都只是副本。

这便是著名的 golang 并发原则的体现:

发送方 goroutine 会阻塞，暂停，并在收到 receive 后才恢复。

goroutine 是一种 用户态线程 , 由 Go runtime 创建并管理，而不是操作系统，比起操作系统线程来说，goroutine更加轻量。

Go runtime scheduler 负责将 goroutine 调度到操作系统线程上。

runtime scheduler 怎么将 goroutine 调度到操作系统线程上？

当阻塞发生时，一次 goroutine 上下文切换的全过程:

然而，被阻塞的 goroutine 怎么恢复过来？

阻塞发生时，调用 runtime sheduler 执行 gopark 之前，G1 会创建一个 sudog ，并将它存放在 hchan 的 sendq 中。 sudog 中便记录了即将被阻塞的 goroutine G1 ，以及它要发送的数据元素 task4 等等。

接收方 将通过这个 sudog 来恢复 G1

接收方 G2 接收数据, 并发出一个 receivce ，将 G1 置为 runnable :

同样的, 接收方 G2 会被阻塞，G2 会创建 sudoq ，存放在 recvq ，基本过程和发送方阻塞一样。

不同的是，发送方 G1如何恢复接收方 G2，这是一个非常神奇的实现。

理论上可以将 task 入队，然后恢复 G2, 但恢复 G2后，G2会做什么呢？

G2会将队列中的 task 复制出来，放到自己的 memory 中，基于这个思路，G1在这个时候，直接将 task 写到 G2的 stack memory 中！

这是违反常规的操作，理论上 goroutine 之间的 stack 是相互独立的，只有在运行时可以执行这样的操作。

这么做纯粹是出于性能优化的考虑，原来的步骤是：

优化后，相当于减少了 G2 获取锁并且执行 memcopy 的性能消耗。

channel 设计背后的思想可以理解为 simplicity 和 performance 之间权衡抉择，具体如下：

queue with a lock prefered to lock-free implementation:

比起完全 lock-free 的实现，使用锁的队列实现更简单，容易实现

怎样学习GO语言？

golang学习比较简单，不过任何一门语言都不是孤立存在的，在这里简要说明一下golang开发的学习路线

1.golang基础，包括go语言安装，go语言语法，流程控制语句，函数，方法，面向对象概念，网络编程，并发编程等

2.golang开发框架，包括beego，gin,Iris，Echo等

3.微服务开发

4.深入的话还可以学习算法部分。如果要接触区块链相关技术的话，还需要学习区块链的加密算法等相关知识

5.如果要结合go实现应用的话，肯定离不开各种数据库，比如关系型数据库oracle、mysql，或者各类非关系型数据库等等

6.如果需要开发界面的话，还需要学习网页编程如html,javascript,vue,elementUI,bootstrap等网页开发技术和框架。

7.在以上学习的基础上还可以向架构方面深入学习。

链乔教育在线祝您学有所成。

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