Gpiozero Flow

# gpiozero flow 来源: https://bennuttall.com/blog/2026/07/gpiozero-flow/ 早在2015年，我就有了`gpiozero`（https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/）的想法——一个面向树莓派的Python库，通过抽象化让GPIO设备编程变得更简单：我们不再需要关注引脚通道、电压、上拉电阻或上升/下降沿，而是考虑按钮被按下或松开、传感器检测到光线或运动、电机向前或向后驱动。`gpiozero`让你能够以这些术语编写代码。 我们开发了一套以设备为中心的API，并形成了一些模式。最终我们支持了三种编程方式： **过程式：** `` while True: if button.is_pressed: led.on() else: led.off() `` **事件驱动式：** `` button.when_pressed = led.on button.when_released = led.off `` **声明式：** `` led.source = button `` 这三个代码片段以不同方式实现了相同的功能。一个是反复**询问按钮**是否被按下；一个是**告诉按钮**去控制LED；另一个则是**告诉LED**去跟随按钮的状态。 很难说哪一种更易于阅读、编写或理解。也许最后一种更简单，因为它只有一行代码。但如果你想反转逻辑，让按钮熄灭LED而不是点亮，前两种很容易知道如何修改，而第三种则不那么直观。 但有趣的地方就在这里！我们提供了**函数**（https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/api_tools.html）用于在值流从一个设备传递到另一个设备时对其进行操作： `` led.source = negated(button) `` 甚至可以提供像正弦波这样的人工值流： `` servo.source = sin_values() `` 这将使舵机在其最小和最大位置之间稳定地来回转动。 这一切的工作原理是`gpiozero`为设备分配标准值范围。有些是简单的布尔值，比如按钮和LED。按钮按下时为1，否则为0。对于LED，0表示关闭，1表示打开。我们可以使用PWM来控制LED，使其亮度可以在0到1的范围内设置。如果我们读取一个0到1的模拟输入，我们可以直接用该设备控制LED的亮度： `` pot = MCP3008() led = PWMLED(pin) led.source = pot `` 有些设备的值范围是-1到1，比如电机，其中0到1部分代表正向速度，0到-1部分代表反向速度。因此，正弦波会让它逐渐加速到全速，然后减速，反转方向，再反向加速到全速。 你可能想要操作或组合值流——因此我们提供了一系列常用函数，如`negated`、`inverted`、`clamped`、`scaled`、`absoluted`、`booleanized`、`zipped`和`smoothed`。你也可以编写自己的生成器函数。 在Raspberry Pi工作期间，我经常在会议上演讲时提到这个概念，并编写了一篇**文档页面**（https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/source_values.html）来解释它。该页面展示了设备之间的关系如何通过简单的流程图来表示： []（https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/source_values.html）[]（https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/source_values.html） 这引出了一个想法——一个基于Web的UI，你可以从侧面板拖拽GPIO设备到一个自由形式的画布上，并在它们之间画线进行连接。如果你将一个LED连接到一个按钮，那么按钮将会控制LED，完全基于source/values。 有一个叫Node-RED的项目就是这样工作的，但我发现它很复杂，而且它的GPIO功能是基于引脚的，而不是以设备为中心的。我心目中的设计完全基于gpiozero的source/values工作原理。 我知道我想要什么，但需要处理的复杂性太多，而且需要大量现代JavaScript的知识。所以到了2026年，我有了Claude来帮忙处理这类事情。 我写了一个描述和MVP的规格说明——纯粹是一个模拟器——在商定了一些技术和设计选择后，很快拥有了一个可工作的原型。我花了一些时间调整UI、添加配置、图标和动画。它很快就变成了一个有趣的工具，可以随意摆弄： 我们添加了一个Python代码生成器，这样你可以看到项目对应的Python代码。随后我们研究了远程控制树莓派GPIO引脚的方法，并编写了一个在树莓派上运行的代理。Web应用通过WebSocket与树莓派通信，而且**它完美地工作了**。 我们添加并完善了更多功能——支持gpiozero中的几乎所有设备，包括像`TimeOfDay`这样的内部设备，用于操作值流的各种source工具，以及像`sin_values`这样的人工源： 我想支持扩展板，但这不太符合source/values的设计，因为由输入和输出组件组成的复合设备形状使其难以使用。然而，能够拖入你拥有的一个扩展板，而不必分配它使用的所有特定引脚号，这很实用——因此我将扩展板包含在内，但让它们作为单独的组件出现在画布上，并预先配置在正确的引脚上。 我认为能够将像交通灯这样的复合设备分解为组件部件，并将`LED`转换为`PWMLED`或反向转换会很有用——所以我们添加了这些功能。我们添加了一组有限的初始化参数，并为每个类或函数添加了指向gpiozero文档的链接。我还希望能够保存多个画布——所以我们添加了localStorage支持。然后我们构建了压缩的JSON Base64编码，以便创建可共享的链接，以及以不同方式导入和导出。 虽然远程GPIO在我的本地主机上可以工作，但Claude确实指出，如果托管在HTTPS上，我们会遇到问题——因为你无法从HTTPS源发起不安全的WebSocket连接，也无法使用安全的WebSocket，因为你无法为局域网内的设备获取证书。 最初，我们将Web应用打包成一个简单的下载包，并提供了在本地运行应用的说明，但我朋友Robie的一个建议最终简化了过程。我发布了一个名为`gpiozero-flow`（https://pypi.org/project/gpiozero-flow/）的Python包，其中包含了WebSocket代理和Web应用本身。在树莓派上安装此包，并同时运行Web应用和代理，托管在`flow.bennuttall.com`（https://flow.bennuttall.com/）的应用可以让你连接到树莓派自己的应用实例——只需输入其IP或主机名，你的项目就会通过共享链接跟随你。从那里你可以切换到实时模式，直接控制你的GPIO引脚。 就这样，项目的初始版本上线了。试试看，看看你的想法如何！ []（https://flow.bennuttall.com/） 我不确定谁会觉得它有用。它还是实验性的，我只是**必须**尝试实现我的想法。在某种程度上，它是一个简单的图形化编程工具，类似于Scratch、Blockly或Edublocks。但你可以争辩说，要做超出基础功能的事情需要更高级的逻辑。也许它更适合作为计算思维工具而不是编程工具——可能更适合**系统与控制**（https://www.bbc.co.uk/bitesize/articles/z6q7b7h#z78dfdm）而不是计算机科学。 我**可以**考虑添加对gpiozero事件驱动范式的支持，我认为这会很好地工作，但可能会打破对值在设备之间流动的心智模型。也有可能添加自定义函数用作生成器，但同样，我最终会是在添加一个过程式编程工具。