新星杯-ESP32智能硬件开发--ESP32的I/O组成

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ESP32系统的基础外设开发：IO_MUX和GPIO矩阵

 IO_MUX和GPIO矩阵

ESP32的I/O组成了与外部世界交互的基础，ESP32芯片有34个物理GPIO引脚。每个引脚都可用作一个通用I/O，或者连接一个内部的外设信号。

数字引脚（控制信号：FUN_SEL、IE、OE、WPU、WDU等）、162个外设输入和176个外设输出信号（控制信号：SIG_IN_SEL、SIG_OUT_SEL、IE、OE等）、快速外设输入/输出信号（控制信号：IE、OE等）以及RTC IO_MUX之间的信号选择和连接关系，构成了ESP32的I/O复用和GPIO交换矩阵。

IO_MUX、RTC、IO_MUX和GPIO交换矩阵用于将信号从外设传输至GPIO引脚，这些模块共同组成了芯片的I/O控制。ESP32芯片的34个物理GPIO引脚编号为：0~19、21~23、25~27、32~39。其中，GPIO 34~39仅用作输入引脚，其他的既可以作为输入又可作为输出引脚。

1. IO_MUX中每个GPIO引脚有一组寄存器

可以配置成GPIO功能，连接GPIO交换矩阵。

也可以直连功能，旁路了GPIO交换矩阵，快速信号，如：以太网、SDIO、SPI、JTAG、UART等会旁路GPIO交换矩阵以实现更好的高频数字特性，所以高速信号会直接通过IO_MUX输入/输出。

2. GPIO交换矩阵是外设输入/输出信号和引脚之间的全交换矩阵

芯片输入方向：162个外设输入信号都可以选择任意一个GPIO引脚的输入信号。

芯片输出方向：每个GPIO引脚输出信号可为176个外设输出信号中的任意一个。

3. RTC IO_MUX用于控制GPIO引脚的低功耗和模拟功能

只有部分GPIO引脚具有这些功能，包括引脚0、2、4、12~15、25~27、32~39。        

因此，输入和输出的方式有如下几种：通过GPIO交换矩阵的外设输入/输出、IO_MUX的直接I/O功能、RTC IO_MUX的I/O功能。

通过GPIO矩阵的外设输入

为实现通过GPIO交换矩阵接收外设输入信号，需要配置GPIO交换矩阵从34个GPIO（0~19、21~23、25~27、32~39）中获取外设输入信号的索引号（0~18、23~36、39~58、61~90、95~124、140~155、164~181、190~195、198~206）。输入信号通过IO_MUX从GPIO引