ESP32 GPIO 的高低电平与PWM

本文详细介绍了ESP32的GPIO引脚如何输出高低电平,并演示了通过MicroPython控制PWM输出的方法。包括如何设置GPIO模式、输出高低电平及PWM频率与占空比的调整。

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MicroPython ESP32 开发

1.ESP32刷入MicroPython以及连接WiFi
2.ESP32 GPIO
3.ESP32 GPIO 的高低电平与PWM(本文)
4.ESP32 控制继电器与读取DHT22温湿度数据
5.socket 通信

更新中……



前言

本章主要介绍ESP32 GPIO 引脚输出高低电平和pwm的使用方法


提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

一、ESP32 GPIO的高低电平

需要导入 machine中的 Pin功能
代码如下(示例):

# 演示GPIO的基本输出功能 高低电平
>>> import machine
# GPIO4
>>> p4 = machine.Pin(4,machine.Pin.OUT)>>> p4.value(1) # 也可以不用直接设置引脚的值,用 p4.on() 代替
>>> p4.value() # 要知道他当前这个口是输出高电平还是低电平
1
>>> p4.value(0) # 可以用 p4.off()
>>> p4.value()
0

① machine.Pin(gpio引脚,[输出模式还是输入模式],[拉动模式])

二、GPIO的PWM输出

PWM:脉冲宽度调制 (Pulse width modulation)
我们需要先了解两个参数的概念:
1: freq = 频率(HZ)
2: duty = 占空比 ,在miroptyhon里面他是0-1023 ; ESP32 GPIO输出电压范围是0-3.3V,如何设置duty = 511 ,将会输出1.65V左右的电压

代码如下(示例):

>>> import machine
>>> p4 = machine.Pin(4,machine.Pin.OUT)
>>> pwm4 = machine.PWM(p4) 
>>> # 这时已经在输出了,freq 默认是500hz,duty默认是512
>>> pwm4.freq(38000) 
>>> pwm4.duty(100)

总结

PWM多数用在控制直流电机的转速

### ESP32 GPIO 扩展方法及硬件/软件解决方案 ESP32GPIO 资源有限,在实际应用中可能无法满足复杂项目的需求。为了扩展其 GPIO 数量,可以采用多种软硬件技术手段。 #### 1. 使用 I/O 扩展芯片 通过外接专用的 I/O 扩展芯片来增加可用的 GPIO 数量是一种常见的方式。这些芯片通常支持通信协议如 I²C 或 SPI,能够显著减少主控 MCU 上占用的引脚数量。例如: - **MCP23017/MCP23S17**: 这些是常见的 16 位 I/O 扩展器,可通过 I²C/SPI 接口连接到 ESP32[^1]。 - **PCA9536**: 提供额外的 4 通道开关控制接口,适合简单的 LED 控制或其他低功耗场景[^3]。 此类设备允许开发者利用较少的物理引脚驱动更多的外部组件,从而有效解决资源不足的问题。 #### 2. 利用多路复用技术 如果不需要同时操作所有的 GPIO,则可以通过时间分片或多路切换机制共享某些管脚的功能。具体做法包括但不限于以下几种: - 实现动态扫描逻辑电路对于矩阵键盘或者LED阵列显示非常有用;它仅需少量的实际连线即可管理大量按键或像素点位置信息传递过程[^2]。 ```c // 动态扫描示例代码片段 for(int i=0;i<ROW_COUNT;i++) { gpio_set_level(row_pins[i], LOW); for(int j=0; j<COLUMN_COUNT;j++) { uint8_t key_state = gpio_get_level(column_pins[j]); process_key_event(i,j,key_state); } vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1)); // 延迟防止误触 } ``` 上述伪码展示了如何基于行和列交叉检测按压事件的同时最小化所需的独立信号线数目。 #### 3. 编程技巧优化现有端口利用率 除了硬体上的改进之外,还可以考虑从软件层面着手提高效率: - 合理分配优先级给不同任务并调整中断服务程序(ISR),使得即使在一个固定数目的GPIO上也能完成更多种类的工作而不会相互干扰; - 对于只需要短脉冲触发的任务可尝试PWM波形生成代替持续高低电平变化以节省真实I/O周期开销。 综上所述,无论是选用专门设计用于扩大微控制器外围接入能力的集成电路还是依靠巧妙构思出来的算法策略都可以达到增强系统灵活性的目的.
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