今天我們來(lái)點(diǎn)燈。

多路復(fù)用器與GPIO矩陣

ESP32芯片有34個(gè)物理 GPIO Pad，每個(gè)Pad可以當(dāng)作通用IO，也可以當(dāng)作外設(shè)的引腳，GPIO 引腳通過(guò)非常復(fù)雜的 GPIO 矩陣互連，這基本上就是是一個(gè)多路復(fù)用器，我們可以非常靈活的選擇哪些GPIO引腳在內(nèi)部路由到哪個(gè)外設(shè)的信號(hào)，大家可以看下圖：

IO_MUX 中每個(gè) GPIO pad 有一組寄存器。每個(gè) pad 可以配置成 GPIO 功能(連接 GPIO 交換矩陣)或者 直連功能。

有一些高速信號(hào)如以太網(wǎng)、SDIO、SPI、JTAG、UART 等會(huì)旁路 GPIO 交換矩陣以實(shí)現(xiàn)更好的高頻數(shù)字特性。所以高速信號(hào)會(huì)直接通過(guò) IO_MUX 輸入和輸出，這樣比使用 GPIO 交換矩陣的靈活度要低。

不同于STM32的簡(jiǎn)單復(fù)用，ESP32的多路復(fù)用器，使設(shè)計(jì)人員可以靈活地更改芯片內(nèi)部的 GPIO 引腳連接并將其路由到任何信號(hào)，這樣硬件設(shè)計(jì)上，布線也方便的多。

通過(guò) IO_MUX、GPIO 交換矩陣的外設(shè)輸入

通過(guò) GPIO 交換矩陣輸出信號(hào)

ESP32還有18個(gè) GPIO 管腳具有低功耗(低功耗 RTC)和模擬功能，這個(gè)我們后面設(shè)計(jì)到具體案例再細(xì)說(shuō)。

完整管腳說(shuō)明需要去參考的樂鑫官方《ESP32 技術(shù)規(guī)格書》

特別提醒

ESP32的IO12上電時(shí)的電平會(huì)決定外部flash的工作電壓，上電時(shí)該腳為高則認(rèn)為flash工作于1.8V，為低則認(rèn)為flash工作于3.3V。常用的模塊該腳內(nèi)部已下拉，即flash是工作于3.3V的，若外部使用強(qiáng)上拉模塊就可能工作異常了。

硬件連接

數(shù)字輸出功能

這里我們就以一個(gè)LED燈來(lái)演示，首先，我們需要在setup()中初始化對(duì)應(yīng)的IO在輸出模式，使用pinMode函數(shù)，第一個(gè)參數(shù)上對(duì)應(yīng)的IO序號(hào)，第二個(gè)是IO的模式

pinMode(4, OUTPUT);

然后可以通過(guò)digitalWrite()函數(shù)改變數(shù)字引腳的電平狀態(tài)，HIGH輸出高平，LOW輸出低電平

digitalWrite(4, HIGH); // 輸出高電平
digitalWrite(4, LOW);  // 輸出低電平

所有 ESP32 GPIO 引腳都可以在輸入或輸出模式下運(yùn)行。引腳34-39只能用于輸入。還有其他一些引腳也有其它特性，這個(gè)我們現(xiàn)在也沒必要太糾結(jié)，用到的時(shí)候再去看就好了。

數(shù)字輸入功能

在輸入模式下，我們可以通過(guò)IO來(lái)讀取外部數(shù)字信號(hào)，我們這里用按鍵來(lái)表示。

跟輸出模式一樣，我們?cè)趕etup()中初始化對(duì)應(yīng)的IO在輸入模式，也使用pinMode函數(shù)

pinMode(2, INPUT);

然后通過(guò)digitalRead(GPIO_pin)就可以讀取對(duì)應(yīng)IO的電平了。

代碼示例

下面的代碼我們定義了2個(gè)GPIO引腳。GPIO2用于按鍵輸入，GPIO4用于LED輸出。

初始化之后，我們?cè)趌oop()中不斷的讀取按鍵的電平狀態(tài)，并賦值給LED，實(shí)現(xiàn)按鍵下去燈熄滅，松開燈點(diǎn)亮的效果。

#define LED_GPIO 4
#define BTN_GPIO 2
 
int BTN_State = 0; //按鍵狀態(tài)
 
void setup()
{
  pinMode(LED_GPIO, OUTPUT);
  pinMode(BTN_GPIO, INPUT);
}
 
void loop()
{
  // 讀取按鍵狀態(tài)
  BTN_State = digitalRead(BTN_GPIO);
  // 把按鍵狀態(tài)做為L(zhǎng)ED燈的輸出
  digitalWrite(LED_GPIO, BTN_State);
}

我們按照前面的教程編譯程序，刷入開發(fā)板，看下效果：

接下來(lái)我們用中斷的方式實(shí)現(xiàn)一下：

attachInterrupt(uint8_t pin, void ()(void), int mode)函數(shù)用來(lái)配置中斷功能：

• 參數(shù)一，GPIO引腳號(hào)
• 參數(shù)二，中斷回調(diào)函數(shù)
• 參數(shù)三，中斷觸發(fā)模式（RISING、FALLING、CHANGE等）

參數(shù)三這個(gè)可以設(shè)置各種模式，例如上升沿觸發(fā)，下降沿出發(fā)，任意沿觸發(fā)，電平信號(hào)等等模式。

我們用上面的例子改一下：

#define LED_GPIO 4
#define BTN_GPIO 2
 
int BTN_State = 0; //按鍵狀態(tài)

//中斷回調(diào)函數(shù)
void bt_callBack(void)
{
  BTN_State = digitalRead(BTN_GPIO); // 讀取按鍵狀態(tài)
  digitalWrite(LED_GPIO, BTN_State); // 把按鍵狀態(tài)做為L(zhǎng)ED燈的輸出
}
 
void setup()
{
  pinMode(LED_GPIO, OUTPUT); //LED輸出模式
  pinMode(BTN_GPIO, INPUT); //輸入上拉模式
  attachInterrupt(BTN_GPIO, bt_callBack, CHANGE); //使能中斷
}
 
void loop()
{  
}

主程序中不用做任何事情了，中斷檢測(cè)到有按鍵按下或松開（任意跳變沿），就會(huì)觸發(fā)執(zhí)行中斷回調(diào)函數(shù)，然后把結(jié)果在LED上輸出。

ESP32的GPIO外設(shè)相對(duì)其它單片機(jī)，功能還是略微復(fù)雜的，但是不管是SDK的開發(fā)還是Arduino方式，官方都幫我們寫好相應(yīng)的庫(kù)了，復(fù)雜的配置都已經(jīng)定義好了，我們直接調(diào)用即可，怎么樣，是不是非常簡(jiǎn)單？