树莓派有很多GPIO口可供用户使用，官方同时也提供了一些方式来操作这些IO口，其中目前主要推荐的是基于Python的GPIO Zero库，本文将简单介绍该库的基础使用方法。
GPIO Zero库是树莓派官方目前推荐的用于操作树莓派上GPIO口的Python库，该库最早是在RPi.GPIO库之上开发而来的，现在默认情况下也有许多功能是基于RPi.GPIO库实现的，不过用户可以自行设置其它库用在底层。
GPIO Zero库将常用的功能进行封装（LED、Button、Motor……），使一般用户和软件开发者更加容易实现需要用到GPIO口的功能，而不需要像RPi.GPIO库一样去了解GPIO口的输入输出、上下拉电阻等底层硬件相关的参数。
GPIO Zero库官方文档：https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/
可以看到官方文档的基础说明里都是具体的LED、Button、Motor等应用
带图形界面的Raspbian系统默认就安装了GPIO Zero库，Raspbian Lite上可以使下面命令来安装该库：
sudo apt update
sudo apt install python3-gpiozero
其它树莓派上的系统可以使下面命令来安装该库：
sudo pip3 install gpiozero
使用过程中需要的树莓派GPIO口定义可以参考下图：
GPIO Zero库中具体实现的功能还是比较多的，这里挑选一部分介绍演示。
控制LED是嵌入式入门实验，GPIO Zero库可以使用LED类来控制LED，首先按下图连接LED：
上图中左侧为实物连接，右侧为原理图，电路中的电阻是用来限制电流大小的。
可以使用下面代码来控制LED亮灭交替闪烁：
from gpiozero import LED # 引入LED类
from time import sleep
red = LED(17) # 声明LED对象red，该对象连接至树莓派GPIO17引脚
while True: # 使下面程序持续循环运行
red.on() # 点亮LED
sleep(1) # 延时1秒
red.off() # 熄灭LED
sleep(1) # 延时1秒
或者用下面代码也能实现一样的效果：
from gpiozero import LED # 引入LED类
from signal import pause
red = LED(17) # 声明LED对象red，该对象连接至树莓派GPIO17引脚
red.blink() # 使LED反复亮灭
pause() # 暂停当前脚本的进程
#（使脚本不会结束，这样red.blink()就会一直运行，不会因为脚本结束而被释放）
上面是简单的演示，每隔一秒分别开关了LED，同时打印了其状态。
LED类更多说明如下：
class gpiozero.LED(pin, *, active_high=True, initial_value=False, pin_factory=None)blink(on_time=1, off_time=1, n=None, background=True)off() 熄灭LED；on() 点亮LED；toggle() 翻转LED状态；is_lit 以布尔值方式表示LED是否点亮状态；pin 以字符串形式表示LED连接的pin编号；value 以数值形式表示LED是否点亮状态；上面的LED只是单纯的点亮或熄灭，GPIO Zero库中还可以使用PWM来调节KED亮度，或是实现呼吸灯功能，比如下面代码：
from gpiozero import PWMLED # 引入PWMLED类
from time import sleep
from signal import pause
led = PWMLED(17) # 声明PWMLED对象led，该对象连接至树莓派GPIO17引脚
led.value = 1 # 以100%亮度点亮LED（这里用了特别的方式，以后会单独进行讲解）
sleep(2) # 延时2秒
led.value = 0.5 # 以50%亮度点亮LED
sleep(2) # 延时2秒
led.value = 0 # 熄灭LED
sleep(2) # 延时2秒
led.pulse() # 使LED以呼吸灯方式闪烁
pause()
PWMLED类更多说明如下：
class gpiozero.PWMLED(pin, *, active_high=True, initial_value=0, frequency=100, pin_factory=None)blink(on_time=1, off_time=1, fade_in_time=0, fade_out_time=0, n=None, background=True)off() 熄灭LED；on() 点亮LED；pulse(fade_in_time=1, fade_out_time=1, n=None, background=True)toggle() 翻转LED状态至 1 - value ；is_lit 以布尔值方式表示LED是否点亮状态；pin 以字符串形式表示LED连接的pin编号；value 返回当前LED的PWM占空比值；外接物理按键是一个非常常用的功能，GPIO Zero库中直接封装了一个Button类，这个类的使用非常方便，首先按照下图方式连接设备：
按上图连接电路，等下再在程序里启用GPIO2的内部上拉电阻，这样的话按钮在未被按下时GPIO2上为高电平，当按钮被按下后会变为低电平。
使用下面代码可以简单进行测试：
from gpiozero import Button # 引入Button类
button = Button(2) # 声明Button对象button，该对象连接至树莓派GPIO2引脚
button.wait_for_press() # 等待按钮被按下
print(button.is_pressed) # 当按钮被按下时触发该行
button.wait_for_release() # 等待按钮被松开
print(button.is_pressed) # 当按钮被松开时触发该行
上面是个简单的演示，实际操作中不太会用wait_for_press()和wait_for_release()，更多的会用事件与回调函数形式来处理按钮按下松开时的动作：
from gpiozero import Button # 引入Button类
from signal import pause
def btn_held(): # 回调函数
print('held:{} - {}'.format(button.is_pressed, button.is_held))
print('{} - {}'.format(button.pressed_time, button.held_time))
def btn_pressed(): # 回调函数
print('pressed:{} - {}'.format(button.is_pressed, button.is_held))
print('{} - {}'.format(button.pressed_time, button.held_time))
def btn_released(): # 回调函数
print('released:{} - {}'.format(button.is_pressed, button.is_held))
print('{} - {}'.format(button.pressed_time, button.held_time))
button = Button(2) # 声明Button对象button，该对象连接至树莓派GPIO2引脚
button.when_held = btn_held # 注册按钮长按事件回调函数
button.when_pressed = btn_pressed # 注册按钮按下事件回调函数
button.when_released = btn_released # 注册按钮松开事件回调函数
pause()
上面演示了基础的回调函数功能，事实上按钮事件的回调函数在触发时还可以传入Button对象，这在多个按钮绑定同一个回调函数的时候挺好用，可以知道具体是哪个按钮触发了该动作：
from gpiozero import Button # 引入Button类
from signal import pause
def btn_callback(btn): # 回调函数
print(btn.pin) # 打印触发该函数的Button对象连接的GPIO编号
button = Button(2) # 声明Button对象button，该对象连接至树莓派GPIO2引脚
button.when_pressed = btn_callback # 注册按钮按下事件回调函数
pause()
Button类更多说明如下：
class gpiozero.Button(pin, *, pull_up=True, active_state=None, bounce_time=None, hold_time=1, hold_repeat=False, pin_factory=None)wait_for_press(timeout=None) 等待按钮被按下，timeout为超时时间，单位秒；wait_for_release(timeout=None) 等待按钮被释放，timeout为超时时间，单位秒；pressed_time 从按钮被按下开始持续经过的时间；held_time 从when_held触发开始按钮被持续按下的时间；is_held 如果该值为True，则说明按钮至少被按下hold_time秒；is_pressed 如果按钮被按下该值为True，否则为False；pin 以字符串形式表示LED连接的pin编号；value 如果按钮被按下该值为1，否则为0；when_held 当按钮被按下hold_time后触发的回调函数，填写None则禁用该事件；when_pressed 当按钮被按下时触发的回调函数，填写None则禁用该事件；when_released 当按钮被松开时触发的回调函数，填写None则禁用该事件；GPIO Zero库文档中提供了非常多的常用的元器件、传感器、执行器等的例程，比如人体红外传感器、超声波测距传感器、电机等等。更多内容可以参考官方文档：
https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/recipes.html
注：GPIO Zero官方例程中有很多内容是基于特定某个电路或电路模块而来的，请根据自己的实际情况进行阅读。
GPIO Zero库中各个类的关系如下图（点击看大图）：
上图中深蓝色的是实体类、浅蓝色的是抽象类、紫色的是mixin类。越靠近右边的越具体、越接近用户，比如LED、Button等。
从上图可以看到LED和Buzzer都是基于DigitalOutputDevice类的（如果你去看源码的话就会发现LED类几乎就只是DigitalOutputDevice类换了个名称而已），该类用于控制GPIO口数字输出，如果你想单独控制GPIO口用作数字输出就可以直接用该类，参考下面例子：
同样的如果你想单独控制GPIO口用作数字输入就可以使用上图中DigitalInputDevice类。其它情况同理，可以在上图中找到合适的类使用。相关的类说明可以从参考官方文档中以 API - 开头的相关章节中查询：
当然对于Python而言库写的好的话用help方法也很方便：
GPIO Zero库中的对象在被释放时受控的GPIO口会恢复到系统启动后的初始状态。除系统自动释放外你也可以使用close()方法手动进行释放。
GPIO Zero库使用起来还是比较简单的，特别适合没有硬件基础的用户使用，更多内容可以参考下面链接：
https://github.com/gpiozero/gpiozero