探索Arduino GPIO底层实现的奥秘

问题总结（帮你们节约时间）

• pinMode() 设置引脚为输入或输出模式，通过配置寄存器实现。
• 输入模式接收外部信号，输出模式发送信号到外部设备。
• digitalWrite() 设置引脚电平（HIGH 或 LOW），通过修改输出控制寄存器实现。
• digitalRead() 读取引脚当前状态（高电平或低电平），通过访问输入状态寄存器读取值。

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当我们使用Arduino IDE编写代码时，pinMode()、digitalWrite()和digitalRead()这些函数似乎是轻而易举就能使用的工具。但你是否好奇过这些函数是如何在芯片内部工作的？让我们一起揭开这些函数的底层神秘面纱。

1. pinMode()的“双重生活”：输入模式与输出模式

pinMode(pin, mode)函数的核心作用是设置特定的GPIO引脚为输入模式或输出模式。这种设置直接影响到引脚如何与外部电路交互。

输入模式与输出模式的区别：

• 输入模式（INPUT）： 引脚被配置为接收外部信号。当外部设备（如按钮、传感器）连接到该引脚时，引脚会根据外部信号的变化改变自身的电平状态。

• 输出模式（OUTPUT）： 引脚被配置为发送信号到外部设备。通过改变该引脚的电平状态（高电平或低电平），可以控制外部设备（如LED、继电器）的工作状态。

底层实现：

在ESP32S3芯片中，每个GPIO引脚都有一个对应的配置寄存器。当你调用pinMode(pin, mode)时，Arduino IDE会生成代码，通过SPI或I2C等总线协议，向芯片内部的特定寄存器写入配置数据，以设置引脚的工作模式。

例如，当你调用以下代码：

pinMode(0, INPUT);

Arduino IDE实际上会生成类似以下的代码片段：

GPIO0_Mode_Conf_REG