树莓派控制WS2811 LED与音频输出权限冲突问题求助

问题概述 #

我在制作小型机器人时遇到权限冲突：

• 使用rpi_ws281x库控制WS2811 LED时，必须用sudo运行脚本，否则会触发以下错误：

Traceback (most recent call last):
  File "/home/pi/Desktop/robot.py", line 97, in <module>
    strip.begin()
  File "/home/pi/.local/lib/python3.11/site-packages/rpi_ws281x/rpi_ws281x.py", line 143, in begin
    raise RuntimeError('ws2811_init failed with code {0} ({1})'.format(resp, str_resp))
RuntimeError: ws2811_init failed with code -5 (mmap() failed)

• 但通过subprocess.call实现的音频输出，仅在不使用sudo时能正常工作，导致同一脚本无法同时满足两个功能的权限要求。

我尝试过将用户pi加入gpio和kmem组、修改/dev/gpiomem权限、添加udev规则、配置sudoers等操作，但都未解决问题。同时我注意到论坛推荐切换到带SPI的GPIO引脚，不清楚原因，恳请帮助。

已尝试操作 #

• 将用户pi加入gpio和kmem组；
• 执行以下命令：

sudo usermod -aG gpio www-data
sudo chown root:gpio /dev/gpiomem
sudo chmod g+rw /dev/gpiomem

• 在/etc/udev/rules.d/99-custom-permissions.rules中添加：

KERNEL=="mem", GROUP="kmem", MODE="0660"

• 在sudoers文件中添加：%pi ALL=(ALL) ALL

解决方案 #

1. 修复非sudo下的LED控制权限 #

错误代码-5（mmap失败）的核心原因是rpi_ws281x在PWM模式下需要直接访问物理内存（/dev/mem），仅加入gpio组不够，需确保以下步骤正确执行：

• 确认pi用户已加入kmem组：

  groups pi
  

  若未显示kmem，执行：

  sudo usermod -aG gpio,kmem pi
  

  注意：修改组权限后必须重新登录或重启树莓派，才能让权限生效
• 重新加载udev规则：

  sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger
  

• 检查/dev/mem权限：

  ls -l /dev/mem
  

  应显示crw-rw---- 1 root kmem ...，确保kmem组有读写权限。

2. 切换到SPI引脚的原因 #

rpi_ws281x支持两种驱动模式：

• PWM模式（如引脚12）：需要直接映射物理内存，必须root权限或特殊组权限，容易和音频（通常依赖ALSA的普通用户权限）冲突；
• SPI模式：利用Linux系统的SPI设备驱动，普通用户只需加入spi组即可访问/dev/spidev0.0，无需sudo。

切换步骤：

1. 启用树莓派SPI接口：通过raspi-config的"Interface Options"开启SPI；
2. 将pi加入spi组：

   sudo usermod -aG spi pi
   

3. 修改代码中的引脚配置：将原本的PWM引脚（如12）改为SPI对应的MOSI引脚（通常是引脚19），初始化Adafruit_NeoPixel时指定对应strip类型并启用SPI模式（具体参数参考库文档）。

3. 分离进程的折中方案 #

如果不想修改硬件引脚，可将LED控制和音频输出拆分为两个独立脚本：

• 编写一个仅负责LED控制的脚本，用sudo后台运行；
• 主脚本以普通用户身份运行，负责音频输出，通过管道、本地socket或临时文件向LED脚本发送控制指令（比如灯光颜色、亮度）。

示例逻辑：

• LED脚本：监听本地socket，收到指令后调用rpi_ws281x接口；
• 主脚本：播放音频的同时，向socket发送LED控制命令。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Niggels