GPIO

• GPIO接口
  • 概要
    • 什么是GPIO
    • 预备知识
      • 电信号
      • 模拟信号
    • 数字信号
      • 高低电平
      • 上升沿 下降沿
  • GPIO端口通用方法集合
• GPIO引脚定义
• machine.Pin API详解
• 宏定义
• 类
• 定义Pin
• 函数
  • Pin.init([mode])
  • Pin.value([value])
  • Pin.on()
  • Pin.off()
• 示例

GPIO接口

概要

  本节讲解machine 模块中的Pin类以及数字信号的相关概念。

什么是GPIO

• GPIO（General-purpose input/output）即通用型输入输出。
• GPIO控制器通过分组的方式管理所有GPIO管脚，每组GPIO有一个或多个寄存器与之关联，通过读写寄存器完成对GPIO管脚的操作。

预备知识

电信号

  信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。电信号是指随着时间而变化的电压或电流，因此在数学描述上可将它表示为时间的函数，并可画出其波形。由于非电的物理量可以通过各种传感器较容易地转换成电信号，而电信号又容易传送和控制，所以使其成为应用最广的信号。

  在电子线路中，我们将电信号进行如下的划分：

• 模拟信号
• 数字信号

模拟信号

  模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。

  广播的声音信号，或图像信号等生活中许多常见的信号，都是模拟信号。

数字信号

  数字信号是指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。在这种二进制体系中，我们用 0 表示 低电平, 1表示 高电平。很可能你会问，高低电平指什么？

高低电平

  你可以简单的理解为较高的电压为高电平，较低的电压自然就是低电平。当然，肯定有一套判定高低电平的准则：

一般规定低电平为0~ 0.25V，高电平为3.5~5V。

  当然对于有些不同的芯片或者电路模组，对高电平或低电平的定义可能会有所差异。

上升沿 下降沿

  当低电平突然跃升为高电平时，电信号的变化时间极快，几乎呈直角，从低电平直线攀升至高电平，这个电平跳变的过程我们称之为上升沿

  当高电平突然下降为低电平时，电信号的变化时间极快，几乎呈直角，从高电平直线跌入低电平，这个电平跳变的过程我们称之为下降沿

  同时从上面这张图你也可以看出，在数字信号中，我们的电压变化理论上只有 低电平0 或 高电平1，因此我们的数字信号能够更好的被计算机所理解，并进行快速的运算。

GPIO端口通用方法集合

  GPIO控制器通过分组的方式管理所有GPIO管脚，包括：

• 设置管脚方向： 方向可以是输入或者输出(暂不支持高阻态)
• 读写管脚电平值： 电平值可以是低电平或高电平

GPIO引脚定义

  GPIO拥有0~14 共15个引脚。

  其中引脚号直接对应于Waffle Nano 硬件实际物理引脚排布。

  并且注意，在硬件屏幕接入到Waffle Nano开发板上时,引脚号为IO6、IO7、IO8、IO11硬件引脚（下图中带有*号的引脚）已被屏幕占用，不建议二次使用。IO2在程序上传时需要保持拉低状态。IO9、IO10作为内部IIC总线通信使用，内部将始终存在上拉电阻，保持上拉状态。IO3、IO4作为编程串口被持续占用，板子未将此引出。

  pin 0的功能如下：

  pin 1的功能如下：

  pin 2的功能如下：

  pin 5的功能如下：

  pin 6的功能如下：

  pin 7的功能如下：

  pin 8的功能如下：

  pin 9的功能如下：

  pin 10的功能如下：

  pin 11的功能如下：

  pin 12的功能如下：

  pin 13的功能如下：

  pin 14的功能如下：

machine.Pin API详解

  使用from machine import Pin导入 machine 模块的硬件类 Pin   再使用 TAB 按键来查看 Pin 中所包含的内容：

>>> from machine import Pin
>>>Pin.
value           GPIO            IN              INT_EDGE
INT_LEVEL       IRQ_FALLING     IRQ_RISING      OUT
PULL_DOWN       PULL_NONE       PULL_UP         init
irq             off             on              pull

宏定义

  下面的宏定义用于配置pin，也就是将对应编号的真实的管脚配置成输入或者输出或者其他模式

类

  class machine.Pin(id,mode,pull) 可传入参数：

• id：引脚号
• mode：引脚模式
  • Pin.IN — 输入
  • Pin.OUT — 输出
• pull：拉电阻模式
  • Pin.PULL_NONE — 无上拉、下拉电阻
  • Pin.PULL_UP — 上拉电阻
  • Pin.PULL_DOWN — 下拉电阻

构造Pin

  示例：

from machine import Pin
gpio = Pin(13, dir=Pin.OUT,pull=Pin.PULL_DOWN) #将GPIO 13 设置为输出模式,并且进入下拉模式

函数

Pin.init(mode)

  函数说明：初始化引脚。

  mode：

• Pin.IN — 输入
• Pin.OUT — 输出

  示例：

from machine import Pin
pin = Pin(13)
pin.init(Pin.OUT) #初始化13号引脚为输出模式

Pin.value(value)

  函数说明：获取或设置引脚电平状态，根据引脚的逻辑电平返回0或1。

  注意：不带参数时是读取输出电平，带参数时是设置输出电平。

  value ：可以是 True / False ，也可以是 1 / 0 。

  示例：

>>> pin13 = Pin(13,Pin.OUT) #设置13号引脚为输出模式
>>> pin13.value() #读取13号引脚输出电平
0
>>> pin13.value(True) #设置13号引脚输出电平为高电平
>>> pin13.value()
1
>>> pin13.value(0) #设置13号引脚输出电平为低电平
>>> pin13.value()
0

Pin.on()

  函数说明：设置引脚输出电平状态返回1。

  示例：

>>>p13=Pin(13,Pin.OUT)
>>>p13.on()
>>>p13.value()

Pin.off()

  函数说明：设置引脚输出电平状态为0。

  示例：

>>>p13=Pin(13,Pin.OUT)
>>>p13.off()
>>>p13.value()

Pin.pull(value)

  函数说明：获取或设置引脚拉电阻状态，根据引脚的拉电阻状态返回0(无拉电阻)或1（上拉电阻）或2（下拉电阻）。

  注意：1.不带参数时是读取引脚拉电阻状态，带参数时是设置引脚拉电阻状态。2.IO9和IO10默认为恒定上拉状态。

  value ：

• Pin.PULL_NONE 0(无拉电阻)
• Pin.PULL_UP 1（上拉电阻）
• Pin.PULL_DOWN 2（下拉电阻）

  示例：

>>>p13=Pin(13,Pin.OUT)
>>>p13.pull(Pin.PULL_DOWN) #设置13号引脚为下拉状态
>>>p13.pull() #查看此时引脚拉状态
0

Pin.irq(callback, trigger, int_type)

  函数说明：设置引脚中断

  参数说明：callback为中断触发函数，当检测到有中断被触发时将会运行此函数。trigger为中断触发条件，只有满足条件时中断才被触发。int_type为中断触发方式。

  参数值域：

• callback
  • 一般函数
• trigger
  • Pin.IRQ_RISING
  • Pin.IRQ_FALLING
• int_type
  • Pin.INT_EDGE
  • Pin.INT_LEVEL

  示例：

from machine import Pin #导入Pin 库
pin = Pin(0, dir=Pin.IN,pull=Pin.PULL_UP) #构造Pin对象，使其作用于0号引脚，将其设置为输入模式，并且设置为上拉状态
def callback(p): #设置回调函数，每次检测到中断触发时所运行的函数，其中p为触发中断的Pin对象
    print('pin change: ', p)
ret = pin.irq(callback, trigger=Pin.IRQ_RISING, int_type=Pin.INT_EDGE) #将pin设置为一个上升沿触发的中断，其触发方式是边沿触发中断，能检测pin对应的实际物理引脚的电平状态的突变。