3.GPIO和串口

我用的 ESP32 DEVKIT V1引脚图

一、GPIO

1、初始化GPIO
pinMode(pin, mode)
作用：设置一个引脚（pin）作为GPIO时的I/O模式。
参数：
pin：引脚编号
mode：GPIO的I/O模式，取值有3种
INPUT ：作为数字输入
OUTPUT ：作为数字输出
INPUT_PULLUP：作为数字输入，且使能引脚的内部上拉电阻
注意：
a、引脚作为PWM输出时，无需先前使用pinMode配置其模式，因为PWM本身就代表了输出的意思。且官方库源代码中可以发现，它已经帮我们配置为输出了。
b、模拟引脚也可以作为数字引脚使用，完全OK。这在数字引脚不够用的情况下非常有用。

2、GPIO数字输出
digitalWrite(pin,value)
作用：设置一个数字输出引脚的输出电平值，HIGH或者LOW。
参数：
pin：引脚编号。此引脚必须在之前使用pinMode设置为OUTPUT模式。
value：2个值
LOW：输出低电平
HIGH：输出高电平

3、GPIO数字输入
int digitalRead(pin)
作用：读取一个数字输入引脚的电平值。
返回：HIGH（高电平）或者LOW（低电平）。
参数：
pin：引脚编号。

示例 : 按键控制灯亮灭

void setup()
{
  pinMode(2,OUTPUT);
  pinMode(0,INPUT_PULLUP);
}
 
void loop()
{
  if(digitalRead(0))
  {
    while(digitalRead(0));
    digitalWrite(2,!digitalRead(2));
  }
}

4、GPIO模拟输入:analogRead(pin)
注意 : 模拟输入是通过PWM实现的, 所以不需要初始化PIN
analogRead(4)

5. 模拟信号输入分辨率: analogSetWidth(bit);
bit的值范围
9 0~511
10 0~1023
11 0~2047
12(默认) 0~4095

6. 模拟信号输出 (基于LEDC)
LEDC是基于PWM调制实现模拟输出的.
与arduino uno主板不同, ESP32的PWM模拟是一个个通道共16个, 通道可以映射到引脚上. 引脚就可以输出PWM信号了.

6.1 设置通道 ledcSetup(channel,freq,bit_num)
参数:
channel : LEDC的PWM通道参数,可选0~15
freq : 10Hz到40MHz , 但较高的频率精确度低
bit_num: 占空比分辨率(可选1~16), 比如bit_num=8 则范围 0~2的8次方 , 也就是0~255
推荐的配置:
频率位深过渡的可用步骤
1220赫兹 16 65536
2441赫兹 15 32768
4882赫兹 14 16384
9765Hz 13 8192
19531赫兹 12 4096
ledcSetup(1,1200,16);

6.2 通道与引脚映射 ledcAttachPin(pin,channel)
ledcAttachPin(5,1);
注意: 一个通道可以同时映射多个引脚

6.3 取消引脚的PWM映射 ledcDetachPin(pin)

ledcDetachPin(5);

6.4 向指定通道写入占空比 ledcWrite(channel,duty)

例: 呼吸灯

bool add_status = true;
void setup()
{
  pinMode(2,OUTPUT);
  ledcSetup(2,1200,8);
  ledcAttachPin(2,2);
}
 
void loop()
{
   for(int i = 0 ; i<256; i++)
   {
    if(add_status)
    {
      ledcWrite(2,i);
    }
    else
    {
      ledcWrite(2,256-i);
    }
    delay(5);
  }
  add_status = !add_status;
}

例子, 全彩呼吸灯

#include <Arduino.h>
 
#define LED_R 27
#define LED_G 33
#define LED_B 32
 
void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  ledcSetup(1, 1200, 8);
  ledcSetup(2, 1200, 8);
  ledcSetup(3, 1200, 8);
 
  ledcAttachPin(LED_R, 1);
  ledcAttachPin(LED_G, 2);
  ledcAttachPin(LED_B, 3);
 
  ledcWrite(1, 255);
  ledcWrite(2, 255);
  ledcWrite(3, 255);
}
 
void loop()
{
  for (int i = 0; i < 510; i++)
  {
    if (i >= 0 && i < 255)
      ledcWrite(1, 255 - i);
    if (i >= 255 && i < 510)
      ledcWrite(1, i - 255);
 
    if (i >= 0 && i < 170)
      ledcWrite(2, 85 + i);
    if (i >= 170 && i < 425)
      ledcWrite(2, 425 - i);
    if (i >= 425 && i < 510)
      ledcWrite(2, i - 425);
 
    if (i >= 0 && i < 85)
      ledcWrite(3, 85 - i);
    if (i >= 85 && i < 340)
      ledcWrite(3, i - 85);
    if (i >= 340 && i < 510)
      ledcWrite(3, 595 - i);
    delay(10);
  }
}

6.5 向指定通道输出指定频率的音符信号 ledcWriteTone(channel, freq)

6.6 向指定通道输出指定的音符和音阶 ledcWriteNote(channel,note,octava)
参数
note : 音符可选(NOTE_C, NOTE_Cs, NOTE_D, NOTE_Eb, NOTE_C......)
octava : 音阶 , 可选0~7

7. 模拟信号输出函数 (基于DAC)
ESP32提供了两个DAC通道, 对应引脚25 , 26. 精度为8位.
dacWrite(pin,value);
value取值: 0~255
void setup()
{

}

void loop()
{
for(int i = 0 ; i<256; i++)
{
dacWrite(25,i);
delay(10);
}
}

二、串口打印 UART

ESP32共有3个UART端口, 其中UART1用于Flash读/写.
串口名 Arduino名 TX RX
UART0 Serial pin1 pin3
UART1 Serial1 pin10 pin9
UART2 Serial2 pin17 pin16

1、串口初始化
Serial.begin(speed, config)
参数：
speed：波特率，一般取值9600,115200等。
config：设置数据位、校验位和停止位。默认SERIAL_8N1表示8个数据位，无校验位，1个停止位。
返回值：无。

2、关闭串口

Serial.end()
描述：禁止串口传输。此时串口Rx和Tx可以作为数字IO引脚使用。
原型：Serial.end()
参数：无。
返回值：无。

3、串口打印

Serial.print()
描述：串口输出数据，写入字符数据到串口。
原型：
Serial.print(val)
Serial.print(val, format)
参数：
val：打印的值，任意数据类型。
config：输出的数据格式。BIN(二进制)、OCT(八进制)、DEC(十进制)、HEX(十六进制)。对于浮点数，此参数指定要使用的小数位数。

4、串口输出数据并换行 println() 和 printf()

Serial.println()
Serial.printf()
描述：串口输出数据并换行。
原型：
Serial.println(val)
Serial.println(val, format)
参数：
val：打印的值，任意数据类型。
config：输出的数据格式。
返回值：返回写入的字节数。
附: 常用格式字符及转义字符
字符说明
%o 八进制整数输出
%d 十进制整数输出
%x 十六进制整数输出
%f 浮点输出,默认6位小数
%c 单字符输出
%s 字符串输出
\n 换行
\r 回车
\t Tab制表符

5、将二进制数写入串口

Serial.write()
描述
将二进制数据写入串行端口。该数据以字节或一系列字节的形式发送；要发送代表数字数字的字符，请改用print()函数。
句法
Serial.write(val)
Serial.write(str)
Serial.write(buf, len)
参量
Serial：串行端口对象。请参阅“ 串行”主页上每个板的可用串行端口列表。
val：要作为单个字节发送的值。
str：作为一系列字节发送的字符串。
buf：要作为一系列字节发送的数组。
len：要从数组发送的字节数。
返回值
write()将返回写入的字节数，尽管读取该数字是可选的。资料类型：size_t。

6、判断串口缓冲区的状态
Serial.available()
描述：判断串口缓冲区的状态，返回从串口缓冲区读取的字节数。
原型：Serial.available()
参数：无。
返回值：可读取的字节数。

7、读取串口数据
Serial.read()
描述：读取串口数据，一次读一个字符，读完后删除已读数据。
原型：Serial.read()
参数：无。
返回值：返回串口缓存中第一个可读字节，当没有可读数据时返回-1，整数类型。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
char rev;
void setup() {
  Serial.begin(115200);
}
 
void loop() {
  if(Serial.available())
  {
    rev=Serial.read();
    Serial.print("rev=");
    Serial.println(rev);
    }
}

Serial.readBytes()
描述：从串口读取指定长度的字符到缓存数组。
原型：Serial.readBytes(buffer, length)
参数：
buffer：缓存变量。
length：设定的读取长度。
返回值：返回存入缓存的字符数。

Serial.readString（）
描述
Serial.readString()从串行缓冲区读取字符到字符串。如果超时，该函数将终止。
Serial.readString()从Stream实用程序类继承。
句法
Serial.readString()
参量
Serial：串行端口对象。请参阅“ 串行”主页上每个板的可用串行端口列表。
返回值
一个String从串行读缓冲器

Serial.readStringUntil（）
描述
readStringUntil()从串行缓冲区读取字符到字符串。如果超时，该函数将终止（请参见setTimeout()）。
Serial.readStringUntil()从Stream实用程序类继承。
句法
Serial.readStringUntil(terminator)
参量
Serial：串行端口对象。请参阅“ 串行”主页上每个板的可用串行端口列表。
terminator：要搜索的字符。允许的数据类型：char。
返回值
String从串行缓冲区的整个读取，直到终止符
注意和警告
终止符将从串行缓冲区中丢弃。

Serial.find()
描述
Serial.find()从串行缓冲区读取数据，直到找到目标为止。true如果找到目标，函数将返回false超时。
Serial.find()从流实用程序类继承。
句法
Serial.find(target)
Serial.find(target, length)
参量
Serial：串行端口对象。请参阅“ 串行”主页上每个板的可用串行端口列表。
target：要搜索的字符串。允许的数据类型：char。
length：目标的长度。允许的数据类型：size_t。
返回值
资料类型：bool。

Serial.findUntil()
描述
Serial.findUntil() 从串行缓冲区读取数据，直到找到给定长度的目标字符串或终止符字符串。
如果找到目标字符串，则该函数返回true；如果超时，则返回false。
Serial.findUntil()从Stream实用程序类继承。
句法
Serial.findUntil(target, terminal)
参量
Serial：串行端口对象。请参阅“ 串行”主页上每个板的可用串行端口列表。
target：要搜索的字符串。允许的数据类型：char。
terminal：搜索中的终端字符串。允许的数据类型：char。
返回值
资料类型：bool。

Serial.parseFloat()
描述
Serial.parseFloat()从串行缓冲区返回第一个有效的浮点数。parseFloat()以不是浮点数的第一个字符终止。如果超时，该函数将终止（请参见Serial.setTimeout()）。
Serial.parseFloat()从Stream实用程序类继承。
句法
Serial.parseFloat()
Serial.parseFloat(lookahead)
Serial.parseFloat(lookahead, ignore)
参量
Serial：串行端口对象。请参阅“ 串行”主页上每个板的可用串行端口列表。
lookahead：用于在流中向前查询浮点数的模式。允许的数据类型：LookaheadMode。允许lookahead值：
SKIP_ALL：扫描流中的浮点数时，除负号，小数点或数字以外的所有字符都将被忽略。这是默认模式。
SKIP_NONE：任何内容都不会被跳过，除非第一个等待的字符有效，否则流不会被触摸。
SKIP_WHITESPACE：仅跳过制表符，空格，换行符和回车符。
ignore：用于跳过搜索中指示的字符。例如，用于跳过数千个分频器。允许的数据类型：char
返回值：
类型：float。

Serial.parseInt()
描述
在输入的序列中查找下一个有效整数。如果超时，该函数将终止（请参见Serial.setTimeout()）。
Serial.parseInt()从Stream实用程序类继承。
尤其是：
如果没有读取到可配置的超时值的字符，或者读取了非数字，则分析停止。
如果在发生超时（请参见Serial.setTimeout（））时未读取到有效数字，则返回0；否则返回0。
句法
Serial.parseInt()
Serial.parseInt(lookahead)
Serial.parseInt(lookahead, ignore)
参量
Serial：串行端口对象。请参阅“ 串行”主页上每个板的可用串行端口列表。
lookahead：用于在流中向前搜索整数的模式。允许的数据类型：LookaheadMode。允许lookahead值：
SKIP_ALL：扫描流中的整数时，将忽略数字或减号以外的所有字符。这是默认模式。
SKIP_NONE：任何内容都不会被跳过，除非第一个等待的字符有效，否则流不会被触摸。
SKIP_WHITESPACE：仅跳过制表符，空格，换行符和回车符。
ignore：用于跳过搜索中指示的字符。例如，用于跳过数千个分频器。允许的数据类型：char
返回值
下一个有效整数。资料类型：long。

8.判断串口是否就绪 Serial
描述
指示指定的串行端口是否已就绪。
在具有本地USB的板上if (Serial)（或if(SerialUSB)在Due上）指示USB CDC串行连接是否打开。对于所有其他板卡和非USB CDC端口，这将始终返回true。
这是在Arduino IDE 1.0.1中引入的。
句法
if (Serial) while (!Serial) 等等
参量
没有
返回值
如果指定的串行端口可用，则返回true。如果在准备就绪之前查询Leonardo的USB CDC串行连接，则仅返回false。类型：bool。

9、设置串口超时
Serial.setTimeout()
描述
Serial.setTimeout()设置等待串行数据的最大毫秒数。默认值为1000毫秒。
Serial.setTimeout()从Stream实用程序类继承。
句法
Serial.setTimeout(time)
参量
Serial：串行端口对象。请参阅“ 串行”主页上每个板的可用串行端口列表。
time：超时时间（以毫秒为单位）。允许的数据类型：long。
返回值
没有
注意和警告
使用通过Serial.setTimeout()以下方式设置的超时值的串行函数：
Serial.find()
Serial.findUntil()
Serial.parseInt()
Serial.parseFloat()
Serial.readBytes()
Serial.readBytesUntil()
Serial.readString()
Serial.readStringUntil()
也可以看看
void setup() {
//Initialize serial and wait for port to open:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect. Needed for native USB
}
}

void loop() {
//proceed normally
}

/*
   Serial
   串口通讯实验
*/
int incomedate = 0;
void setup() {
 
  Serial.begin(9600); //设置串口波特率9600
 
  Serial.println(78, BIN);// "1001110"
  Serial.println(78, OCT);// "116"
  Serial.println(78, DEC);// "78"
  Serial.println(78, HEX);// "4E"
  Serial.println(1.23456, 0);// "1"
  Serial.println(1.23456, 2);// "1.23"
  Serial.println(1.23456, 4);// "1.2346"
  Serial.println('N');// "N"
  Serial.println("Hello world.");// "Hello world."
}
void loop() {
 
  if (Serial.available() > 0)//串口接收到数据
  {
    incomedate = Serial.read();//获取串口接收到的数据
    if (incomedate == 'H')
    {
      Serial.println("Good Job!");
    }
  }
  delay(1000);
}

使用的串口Serial其实是HardwareSerial类的实例化，实例化过程中传入了串口号，实现过程如下：