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对GPIO的简单操作

王明照2024年12月29日大约 5 分钟培训ESP3ESP32S3ESP32ESP

对GPIO的简单操作

点个灯先，成为点灯大师

GPIO — Arduino-ESP32 2.0.14 documentation

GPIO是什么？ General Purpose Input Output 通用功能输出输出，用于电信号在电路中的输入输出，以方便控制电路 部件。 GPIO就是从芯片内部引出来一根功能复用的口线（电线） 功能复用是指：GPIO的引脚可以由CPU配置成不同的功能 比如：输入功能 输出功能 模拟功能 复用功能等等

1. 工程模板

#include <Arduino.h>

void setup()
{
    
}
void loop()
{
    
}

2. 函数讲解

setup()

​ Arduino板子通电或复位后，即会开始执行setup() 函数中的程序，该部分只会执行一次。通常我们会在 setup() 函数中完成 Arduino的初始化设置，如配置I/O口状态，初始化串口等 操作。可以简单理解为配置 外设

loop()

​ 在setup() 函数中的程序执行完后，Arduino会接着执行loop() 函数中的程序。而loop()函数是一个死循 环，其中的程序会不断的重复运行。通常我们会在loop() 函数中完成程序的主要功能，如驱动各种模块， 采集数据等。

pinMode()

函数原型：

void pinMode(uint8_t pin, uint8_t mode);
/*
pinMode函数是一个非常基础且重要的函数，它用于设置特定引脚（pin）的工作模式。Arduino开发板上的每个引脚都可以被配置为输入（INPUT）、输出（OUTPUT）或输入并启用内部上拉电阻（INPUT_PULLUP）模式。正确设置引脚模式是进行任何I/O操作前的必要步骤。
*/

​ 参数：

  • pin：引脚的编号
  • mode：引脚的工作模式
    • INPUT_PULLUP 启用内部上拉电阻的上拉输入
    • INPUT_DOWN 启用内部下拉电阻的下拉输入
    • OUTPUT 将引脚配置为输出模式。在这种模式下，引脚可以输出高电平或低电平信号，用于控制外部电路。

digitalWrite()

函数原型

void digitalWrite(uint8_t pin, uint8_t value);
/*
digitalWrite() 函数在Arduino编程中用于向指定的引脚（pin）写入数字高电平（HIGH）或低电平（LOW）。这个函数只能用于之前已经通过 pinMode() 函数设置为输出（OUTPUT）模式的引脚。
*/

参数：

  • pin：需要写入数字值的引脚编号。
  • value：要写入的数字值，可以是以下两种之一：
    • HIGH：向引脚输出高电平，通常对应于Arduino板的VCC电压（例如5V或3.3V，取决于板子）。
    • LOW：向引脚输出低电平，通常对应于地（GND）电压，即0V。

​ 上述HIGH和LOW分别可以用1和0代替

delay()

void delay(unsigned long ms);
/*
delay() 函数是一个非常基本且常用的函数，用于在程序中创建一个暂停或等待的时间间隔。这个函数使得程序的执行在指定的毫秒数内暂停，不执行任何其他操作

注意，这个延时函数是阻塞性的，这种阻塞行为意味着，如果你的程序中有多个任务需要并发执行，或者你需要在延时期间响应外部事件（如按钮按下或传感器读数变化），使用delay()函数可能会导致问题。例如，如果你在一个循环中使用delay()来控制LED的闪烁，那么在延时期间，程序将无法处理其他输入或执行其他任务。

*/

参数：

  • ms：需要暂停的时间，单位是毫秒（ms）。1秒等于1000毫秒

3. 直接点灯

了解以上函数后，就可以开启我们的点灯之旅了

点灯1----点灯

#include <Arduion,h>

#define LED_R 3
#define LED_G 4
#define LED_B 5

void setup()
{
    pinMode(LED_R, OUTPUT);
    pinMode(LED_G, OUTPUT);
    pinMode(LED_B, OUTPUT);
}

void loop()
{
    digitalWrite(LED_R, 1);
    digitalWrite(LED_G, 1);
    digitalWrite(LED_B, 1);
    delay(1000);
    
    digitalWrite(LED_R, 0);
    digitalWrite(LED_G, 0);
    digitalWrite(LED_B, 0);
    delay(1000);
    
}

点灯2----流水灯1

#include <Arduion,h>

#define LED_R 3
#define LED_G 4
#define LED_B 5

void setup()
{
    pinMode(LED_R, OUTPUT);
    pinMode(LED_G, OUTPUT);
    pinMode(LED_B, OUTPUT);
}

void loop()
{
    digitalWrite(LED_R, 1);
    delay(750);
    digitalWrite(LED_G, 1);
    delay(750);
    digitalWrite(LED_B, 1);
    delay(750);
    digitalWrite(LED_R, 0);
    delay(750);
    digitalWrite(LED_G, 0);
    delay(750);
    digitalWrite(LED_B, 0);
    delay(750);
}

点灯3----流水灯2

#include <Arduion,h>

#define LED_R 3
#define LED_G 4
#define LED_B 5

void setup()
{
    pinMode(LED_R, OUTPUT);
    pinMode(LED_G, OUTPUT);
    pinMode(LED_B, OUTPUT);
}

void loop()
{
    digitalWrite(LED_R, 1);
    delay(500);
    digitalWrite(LED_R, 0);
    delay(500);
    
    digitalWrite(LED_G, 1);
    delay(500);
    digitalWrite(LED_G, 0);	
    delay(500);
    
    digitalWrite(LED_B, 1);
    delay(500);
    digitalWrite(LED_B, 0);
    delay(500);
}

按键控制点灯

img
img

下面是是翻转电平的宏定义函数

#define digitalToggle(x) digitalWrite(x, !digitalRead(x))

#include <Arduion,h>
// 宏定义主要是一种代码替换的机制，能够提高代码的可读性和可维护性
// 而变量定义则是用于在程序中存储和管理数据的标识符。

// 下面是宏定义
#define LED_R 3
#define LED_G 4
#define LED_B 5
#define LED_R_key 12

void setup()
{
	pinMode(LED_R_key, INPUT_PULLUP);
    pinMode(LED_R, OUTPUT);
}

void loop()
{
	if(digitalRead(LED_R_Key) == 0)
    {
        delay(15);
        while(digitalRead(LED_R_Key) == 0);
        delay(15);
        
        digitalWrite(LED_R, 1);
        
        delay(2000);//等待2秒看现象,不然循环速度太快，灯还没来得及亮就灭了。
    }
    else if()
    {
        //其他逻辑
        //delay(20);
        //while();
    }
}

读取灰度传感器

模拟灰度传感器.jpg

简单说一下，就是通过调节电位器来调节阈值，使得传感器在收到颜色信号后能通过DO引脚输出高/低电平.

控制蜂鸣器

我们买的是无源蜂鸣器，即内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K~5K的方波去驱动它

/*
  ESP32S3
  接线说明：无源蜂鸣器的信号引脚接单片机任意一个支持PWM输出的引脚
*/
#include <Arduino.h>
#define buzzer 14 // 示例代码宏定义GPIO14为控制的引脚
int freq = 2000;// 设置频率
int channel = 0;// 通道号，取值0 ~ 7
int resolution = 8;// 分辨率，2的8次幂=256

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  ledcSetup(channel, freq, resolution);
  ledcAttachPin(buzzer, channel);
}

void loop() {
  ledcWriteTone(channel, 2000);
  for (int dutyCycle = 0; dutyCycle <= 255; dutyCycle = dutyCycle + 10) {
    ledcWrite(channel, dutyCycle);
    delay(1000);
  }
  
  ledcWrite(channel, 125);
  for (int freq = 255; freq < 10000; freq = freq + 250) {
    ledcWriteTone(channel, freq);
    delay(1000);
  }
}
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