ESP32系列：GPIO基本输入输出操作实战

一、目的

        在前面的章节中我们已经介绍了ESP32的开发环境的搭建过程，从本篇开始我们将从最基本的GPIO控制讲起，介绍ESP32上面相关的外设操作。

二、介绍

        参考资料

        GPIO & RTC GPIO – ESP32 – — ESP-IDF Programming Guide latest documentation (espressif.com)https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/peripherals/gpio.html

        esp32具有35个GPIO引脚，分别为GPIO0-GPIO23、GPIO25-GPIO27、GPIO32-GPIO39。

        注意：有些GPIO在一些芯片封装上没有，所以使用时一定要查阅一些对应的芯片手册。

        每一个引脚可以用作通用IO，也可以作为内部外设的输入输出信号。

        注意

        GPIO0、GPIO2、GPIO5、GPIO12、GPIO15作为strapping引脚，也就是说芯片上电时会检查这些引脚的电压，具体细节可以查看芯片手册进行了解。

        SPI0/1会使用GPIO6-11、GPIO16-17，模组内部会使用这些引脚作为SPI flash/psram的引脚，故也不应该使用；

        GPIO12-15通常用作JTAG调试使用；

        GPIO34-39只能用作输入模式并且内部没有软件上拉或者下拉功能；

        ADC2引脚当WiFi功能被使用时禁止使用，所以建议使用ADC1。

         上图中排针旁边对应的数字就是GPIO x

        为了帮助大家理解IO交换矩阵和IO MUX，我从技术参考手册里面找来这张图帮助大家理解

         有些信号可以直接通过IO MUX直接送入外设，有些必须经过IO矩阵

         IO的内部上拉、下拉实现框图

        以上我们已经简单介绍了一些ESP32的GPIO，下面我们根据ESP-IDF开发框架来具体讲讲GPIO功能。

        GitHub – espressif/esp-idf: Espressif IoT Development Framework. Official development framework for Espressif SoCs.https://github.com/espressif/esp-idf

esp_err_t gpio_config(const gpio_config_t *pGPIOConfig)

        此接口用于配置GPIO，可以一次配置一个IO，也可以同时配置多个IO，前提是多个IO的属性相同。

        下面让我们来看一下gpio_config_t这个结构体的内容

        pin_bit_mask设置需要操作的GPIO引脚，例如我要设置GPIO1和GPIO33

        则pin_bit_mask应该设置为（1ULL << 1 | 1ULL << 33），注意pin_bit_mask类型为uint64_t

        mode用于设置gpio的模式

                GPIO_MODE_INPUT 输入

                GPIO_MODE_OUTPUT 输出

                GPIO_MODE_OUTPUT_OD 开漏输出（如果外部或者内部不上拉电阻则无法输出高电平）

                GPIO_MODE_INPUT_OUTPUT_OD 开漏输入输出

                GPIO_MODE_INPUT_OUTPUT 输入输出

        pull_up_en用于设置是否上拉

        pull_down_en用于设置是否下拉

        gpio_int_type_t intr_type用于设置GPIO中断相关属性

                    GPIO_INTR_DISABLE 关闭中断
                    GPIO_INTR_POSEDGE 上升沿触发
                    GPIO_INTR_NEGEDGE 下降沿触发
                    GPIO_INTR_ANYEDGE 任意边沿触发
                    GPIO_INTR_LOW_LEVEL 低电平触发
                    GPIO_INTR_HIGH_LEVEL 高电平触发

三、实战

        现在我们就基于乐鑫原厂esp32-dev开发板讲解GPIO的功能

         我们以实际工程为例，给大家从源代码层面演示一下GPIO的使用

        下面的代码我们初始化GPIO21为上拉输出，GPIO22为下拉输入，然后GPIO21每隔500ms翻转一次，每1s检查一次GPIO22的状态并打印出来。

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_log.h"

#define TAG "gpio"

#define BLINK_LED_PIN GPIO_NUM_21
#define BLINK_LED_BLINK 500

//设置GPIO21为上拉输出
//设置GPIO22为下拉输入
void app_main(void) {
    {
        //配置输出引脚21
        //zero-initialize the config structure.
        gpio_config_t io_conf = {};
        //disable interrupt
        io_conf.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE;
        //set as output mode
        io_conf.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
        //bit mask of the pins that you want to set,e.g.21
        io_conf.pin_bit_mask = 1ULL << BLINK_LED_PIN;
        //disable pull-down mode
        io_conf.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE;
        //disable pull-up mode
        io_conf.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE;
        //configure GPIO with the given settings
        gpio_config(&io_conf);
    }

    {
        //配置输入引脚22
        //zero-initialize the config structure.
        gpio_config_t io_conf = {};
        //disable interrupt
        io_conf.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE;
        //set as output mode
        io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;
        //bit mask of the pins that you want to set,e.g.22
        io_conf.pin_bit_mask = 1ULL << 22;
        //disable pull-down mode
        io_conf.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_ENABLE;
        //disable pull-up mode
        io_conf.pull_up_en = GPIO_PULLUP_DISABLE;
        //configure GPIO with the given settings
        gpio_config(&io_conf);
    }

    int level;
    while (1) {
        gpio_set_level(BLINK_LED_PIN, 1);
        vTaskDelay(BLINK_LED_BLINK / portTICK_PERIOD_MS);
        gpio_set_level(BLINK_LED_PIN, 1);
        vTaskDelay(BLINK_LED_BLINK / portTICK_PERIOD_MS);
        level = gpio_get_level(GPIO_NUM_22);
        ESP_LOGI(TAG, "gpio input level is [%d]", level);
    }
}

       代码里只有这么一行需要特别注意下，一定要给数字常量加上ULL后缀，否则会被当做int对待导致设置比特位出错

        io_conf.pin_bit_mask = 1ULL << 22;

        以上，就是ESP32 GPIO的最基本操作；下一篇将介绍GPIO中断相关知识点。