物联网专题10：ESP8266 GPIO 输出输入

GPIO输出

开发板原理图如下所示：

引脚功能配置：

在使用 stm32 时，引脚都有很多的复用功能，当我们想要使用引脚的某个功能（如I2C SPI）等，就需要配置引脚的功能。ESP6266也是如此，下面列出了8266引脚的复用功能：

如上图所示，这个引脚的功能1是N0RXD（串口0数据接收引脚），功能2是I2SO_DATA（I2S数据引脚）、功能4是普通的GPIO3、功能5是CLK_XTAL（时钟晶振引脚），然后这个功能配置寄存器的地址如下所示：

在技术参考手册中，也有配置功能的描述：

由上面的分析可知，如果我们希望使用功能4配置为GPIO3，则要往寄存器对应位写入3。在 eagle_soc.h 头文件中，有设置寄存器地址和功能的宏定义：

上图的地址和写入值，都跟我们的分析相一致，使用 PIN_FUNC_SELECT 语句来选择引脚功能。

我们来分析一下 PIN_FUNC_SELECT 这个语句：

可以看到，这个宏定义其实就是往选定的引脚配置寄存器中，写入想要配置的功能（GPIO I2C SPI等）。

 

配置GPIO输出的过程如下：

1 先选定一个GPIO管脚，用 PIN_FUNC_SELECT(PIN_NAME, FUNC) 函数。

比如我选定GPIO14这个管脚，则这样写：PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_MTMS_U, FUNC_GPIO14);

这里的参数，在下面可以找到：

2 设置GPIO为输出模式，并设置电平；

如果你设置GPIO14这个管脚为高电平，则这样写：GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(14), 1);

GPIO_OUTPUT_SET 这个函数，第一个参数为GPIO引脚编号，定义如下所示：

这里，GPIO引脚编号用了一个宏定义来表示，实际上直接就是IO口的序号，GPIO理论部分结束。

 

点亮流水灯实验：

代码部分非常简单，如下所示：

编译程序并下载，LED灯确实在循环的闪烁，并在串口有调试信息输出：

 

GPIO输入

接下来使用GPIO输入来进行按键检测，首先看下原理图：

可以看到，BOOT引脚接到了GPIO0，默认被10K电阻上拉为高电平；当按键按下时，GPIO0变为低电平。

 

配置输入模式的步骤：

1 调用PIN_FUNC_SELECT函数，配置引脚功能为GPIO；

如配置GPIO0引脚为IO口，则使用语句PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_GPIO0_U, FUNC_GPIO0);

2 配置GPIO引脚为输入模式；

3 设置是否开启GPIO内部上拉；

 

GPIO输入 按键检测实验：

由于我手中的开发板，好像确实是有硬件问题，所以无论是自己写的或者是提供的例程，这个按键检测实验都失败了。

 

EXTI 外部中断

ESP8266的EXTI外部中断配置，其实很简单：

可以看到，前面的配置和基本的GPIO输入模式相同，接下来就是配置外部中断：

1 调用ETS_GPIO_INTR_DISABLE（函数位于ets_sys.h头文件），先关闭GPIO中断，以进行配置；

2 调用ETS_GPIO_INTR_ATTACH这个API，注册中断回调函数（中断函数要自己实现）；

3 设置为下降沿中断；

其中，可以设置的中断源如下所示：

4 使能EXTI中断；

5 编写中断服务函数（主要部分）；

下面是中断服务函数的主体，来进行逐句分析：

首先是两个宏定义，用于读取寄存器和写入寄存器，如下图所示：

GPIO_REG_READ用于读取寄存器值，GPIO_REG_WRITE向寄存器写入值。

接下来，看一下GPIO相关的寄存器描述：

这就是以下代码的功能描述：

	S_GPIO_INT = GPIO_REG_READ(GPIO_STATUS_ADDRESS);	// 读取GPIO中断状态
	// 清除中断标志位，如果不清除标志位，则会持续进入中断
	GPIO_REG_WRITE(GPIO_STATUS_W1TC_ADDRESS, S_GPIO_INT);	// 向GPIO_OUT_W1TC写1会清除中断标志位

	F_GPIO_0_INT = S_GPIO_INT & (0X0001 << 0);	// 获取GPIO0的中断状态

接下来，判断是否有中断，然后翻转LED，如下所示：

// 未作按键消抖
if (F_GPIO_0_INT)	// GPIO0的下降沿中断
{
	F_LED = !F_LED;
	GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(4), F_LED);	// LED状态翻转
}

程序编译下载，能够正确执行。每次按键按下时，LED进行状态翻转，不会出现之前GPIO输入模式时的错误情况。

整个工程代码如下：

/*
 * ESPRESSIF MIT License
 *
 * Copyright (c) 2016 <ESPRESSIF SYSTEMS (SHANGHAI) PTE LTD>
 *
 * Permission is hereby granted for use on ESPRESSIF SYSTEMS ESP8266 only, in which case,
 * it is free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated
 * documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including
 * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
 * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished
 * to do so, subject to the following conditions:
 *
 * The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or
 * substantial portions of the Software.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS
 * FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR
 * COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER
 * IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
 * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
 *
 */

#include "ets_sys.h"
#include "osapi.h"

#include "user_interface.h"

#include "driver/uart.h"
#include "driver/uart_register.h"

/******************************************************************************
 * FunctionName : user_rf_cal_sector_set
 * Description  : SDK just reversed 4 sectors, used for rf init data and paramters.
 *                We add this function to force users to set rf cal sector, since
 *                we don't know which sector is free in user's application.
 *                sector map for last several sectors : ABCCC
 *                A : rf cal
 *                B : rf init data
 *                C : sdk parameters
 * Parameters   : none
 * Returns      : rf cal sector
*******************************************************************************/
uint32 ICACHE_FLASH_ATTR
user_rf_cal_sector_set(void)
{
    enum flash_size_map size_map = system_get_flash_size_map();
    uint32 rf_cal_sec = 0;

    switch (size_map) {
        case FLASH_SIZE_4M_MAP_256_256:
            rf_cal_sec = 128 - 5;
            break;
        case FLASH_SIZE_8M_MAP_512_512:
            rf_cal_sec = 256 - 5;
            break;
        case FLASH_SIZE_16M_MAP_512_512:
            rf_cal_sec = 512 - 5;
            break;
        case FLASH_SIZE_16M_MAP_1024_1024:
            rf_cal_sec = 512 - 5;
            break;
        case FLASH_SIZE_32M_MAP_512_512:
            rf_cal_sec = 1024 - 5;
            break;
        case FLASH_SIZE_32M_MAP_1024_1024:
            rf_cal_sec = 1024 - 5;
            break;
        case FLASH_SIZE_64M_MAP_1024_1024:
            rf_cal_sec = 2048 - 5;
            break;
        case FLASH_SIZE_128M_MAP_1024_1024:
            rf_cal_sec = 4096 - 5;
            break;
        default:
            rf_cal_sec = 0;
            break;
    }

    return rf_cal_sec;
}



void ICACHE_FLASH_ATTR
user_rf_pre_init(void)
{
}

uint8_t F_LED = 0;

#define		ProjectName		"GPIO_EXTI"		//工程名宏定义

// 自定义的毫秒延时函数（不要延时太久）
void ICACHE_FLASH_ATTR
bsp_delay_ms(uint16_t ms)
{
	for (; ms > 0; ms--)
	{
		os_delay_us(1000);
	}
}

// GPIO中断回调函数（注意：函数名前不要有ICACHE_FLASH_ATTR宏定义）
void GPIO_INTERRUPT(void)
{
	uint32_t S_GPIO_INT;			// 所有IO口的中断状态
	uint32_t F_GPIO_0_INT;			// GPIO0的中断状态

	S_GPIO_INT = GPIO_REG_READ(GPIO_STATUS_ADDRESS);	// 读取GPIO中断状态
	// 清除中断标志位，如果不清除标志位，则会持续进入中断
	GPIO_REG_WRITE(GPIO_STATUS_W1TC_ADDRESS, S_GPIO_INT);	// 向GPIO_OUT_W1TC写1会清除中断标志位

	F_GPIO_0_INT = S_GPIO_INT & (0X0001 << 0);	// 获取GPIO0的中断状态

	// 未作按键消抖
	if (F_GPIO_0_INT)	// GPIO0的下降沿中断
	{
		F_LED = !F_LED;
		GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(4), F_LED);	// LED状态翻转
	}

}


/******************************************************************************
 * FunctionName : user_init
 * Description  : entry of user application, init user function here
 * Parameters   : none
 * Returns      : none
*******************************************************************************/
void ICACHE_FLASH_ATTR
user_init(void)
{
	uart_init(115200,115200);	// 初始化串口波特率
	os_delay_us(10000);			// 等待串口稳定
	os_printf("\r\n=================================================\r\n");
	os_printf("\t Project:\t%s\r\n", ProjectName);
	os_printf("\t SDK version:\t%s", system_get_sdk_version());
	os_printf("\r\n=================================================\r\n");

	// 初始化LED
	PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_GPIO4_U, FUNC_GPIO4); // 将GPIO4设为IO口
	GPIO_OUTPUT_SET(GPIO_ID_PIN(4), 1);					 // GPIO4设置为输出模式，高电平

	// 初始化按键 BOOT == GPIO0
	PIN_FUNC_SELECT(PERIPHS_IO_MUX_GPIO0_U, FUNC_GPIO0); // 将GPIO0设为IO口
	GPIO_DIS_OUTPUT(GPIO_ID_PIN(0));		// 失能GPIO0输出（默认），设为输入模式
	//PIN_PULLUP_DIS(PERIPHS_IO_MUX_GPIO0_U); // 失能GPIO0内部上拉（默认），由硬件电路上拉

	// GPIO0中断配置
	ETS_GPIO_INTR_DISABLE();										// 先关闭GPIO中断
	ETS_GPIO_INTR_ATTACH((ets_isr_t)GPIO_INTERRUPT, NULL);			// 注册中断回调函数
	gpio_pin_intr_state_set(GPIO_ID_PIN(0), GPIO_PIN_INTR_NEGEDGE);	// GPIO0 下降沿中断
	ETS_GPIO_INTR_ENABLE();											// 使能GPIO中断


	while(1)
	{
		system_soft_wdt_feed();		// 喂狗，防止复位

	}
}