一、簡介

ESP32 芯片有 40 個物理 GPIO pad，每個 pad 都可用作一個通用 IO，或連接一個內部的外設信號，IO_MUX、RTC IO_MUX 和 GPIO 交換矩陣用于將信號從外設傳輸至 GPIO pad，這些模塊共同組成了芯片的 IO 控制，
注意：其中 GPIO 34--39 僅用作輸入管腳，其他的既可以作為輸入又可以作為輸出管腳，
GPIO6-11通常用于SPI閃存，

1.1 官方資料

ESP-IDF 編程指南——GPIO&RTC GPIO
ESP32 技術參考手冊——4 IO_MUX 和 GPIO 交換矩陣 (GPIO, IO_MUX)
gpio_example

1.2 包含頭檔案

#include "driver/gpio.h"

1.3 IO功能表

二、GPIO輸出

2.1 引腳確定

我使用的是 ESP32-LyraT V4.3 開發板

有個 IO 口為 22 的綠色 LED 燈

2.2 簡單方法

gpio_pad_select_gpio(GPIO_NUM_22);                // 選擇一個GPIO
gpio_set_direction(GPIO_NUM_22, GPIO_MODE_OUTPUT);// 把這個GPIO作為輸出
gpio_set_level(GPIO_NUM_22, 0);                   // 把這個GPIO輸出低電平

2.3 結構體方法

#define GPIO_OUTPUT_IO_0    22
#define GPIO_OUTPUT_PIN_SEL  (1ULL<<GPIO_OUTPUT_IO_0)  // 配置GPIO_OUT位暫存器

void gpio_init(void)
{
    gpio_config_t io_conf;  // 定義一個gpio_config型別的結構體，下面的都算對其進行的配置

    io_conf.intr_type = GPIO_PIN_INTR_DISABLE;  // 禁止中斷  
    io_conf.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;            // 選擇輸出模式
    io_conf.pin_bit_mask = GPIO_OUTPUT_PIN_SEL; // 配置GPIO_OUT暫存器
    io_conf.pull_down_en = 0;                   // 禁止下拉
    io_conf.pull_up_en = 0;                     // 禁止上拉

    gpio_config(&io_conf);                      // 最后配置使能
}

gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_0, 0);            // 把這個GPIO輸出低電平
gpio_set_level(GPIO_OUTPUT_IO_0, 1);            // 把這個GPIO輸出高電平

2.4 LED燈閃爍

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/gpio.h"

void app_main(void)
{
    gpio_pad_select_gpio(GPIO_NUM_22);
    //gpio_init();
    /* Set the GPIO as a push/pull output */
    gpio_set_direction(GPIO_NUM_22, GPIO_MODE_OUTPUT);
    while(1) 
    {
        /* Blink off (output low) */
	    printf("Turning off the LED\n");
        gpio_set_level(GPIO_NUM_22, 0);
        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
        /* Blink on (output high) */
	    printf("Turning on the LED\n");
        gpio_set_level(GPIO_NUM_22, 1);
        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    }
}

三、GPIO輸入

3.1 引腳確定

我使用的是 ESP32-LyraT V4.3 開發板

有個 IO 口為 36 的按鍵，SENSOR_VP--->GPIO36

3.2 簡單方法

gpio_pad_select_gpio(GPIO_NUM_36);                 // 選擇一個GPIO
gpio_set_direction(GPIO_NUM_36, GPIO_MODE_INPUT);  // 把這個GPIO作為輸入
gpio_get_level(GPIO_NUM_36);

3.3 結構體方法

#define GPIO_INPUT_IO_0    36
#define GPIO_INPUT_PIN_SEL  (1ULL<<GPIO_INPUT_IO_0)  // 配置GPIO_IN位暫存器

void gpio_init(void)
{
    gpio_config_t io_conf;  // 定義一個gpio_config型別的結構體，下面的都算對其進行的配置

    io_conf.intr_type = GPIO_PIN_INTR_DISABLE;  // 禁止中斷  
    io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;             // 選擇輸入模式
    io_conf.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL;  // 配置GPIO_IN暫存器
    io_conf.pull_down_en = 0;                   // 禁止下拉
    io_conf.pull_up_en = 0;                     // 禁止上拉

    gpio_config(&io_conf);                      // 最后配置使能
}

gpio_get_level(GPIO_INPUT_IO_0, 0);            // 讀取這個GPIO電平

3.4 輪詢檢測按鍵輸入

500ms讀取GPIO36的輸入電平狀態，并且列印出來！

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/gpio.h"

void app_main(void)
{
    gpio_pad_select_gpio(GPIO_NUM_36);
    //gpio_init();
    /* Set the GPIO as a push/pull output */
    gpio_set_direction(GPIO_NUM_36, GPIO_MODE_INPUT);
    while(1) 
    {
        printf(" Current Gpio36 Level is : %d \r\n\r\n",
				gpio_get_level(GPIO_NUM_36));

        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    }
}

查看列印：

四、GPIO中斷

4.1 引腳確定

同上 3.1

4.2 觸發方式

GPIO_INTR_DISABLE //禁用GPIO中斷
GPIO_INTR_POSEDGE //GPIO中斷型別：上升沿
GPIO_INTR_NEGEDGE //下降沿
GPIO_INTR_ANYEDGE //上升沿和下降沿
GPIO_INTR_LOW_LEVEL //輸入低電平觸發
GPIO_INTR_HIGH_LEVEL //輸入高電平觸發

4.2.1 簡單方法

當使用啟用睡眠模式的ADC或Wi-Fi時，請不要使用GPIO 36和GPIO 39的中斷，

gpio_pad_select_gpio(GPIO_NUM_36);
gpio_set_direction(GPIO_NUM_36, GPIO_MODE_INPUT);
gpio_intr_enable(GPIO_NUM_36);
gpio_set_intr_type(GPIO_NUM_36, GPIO_INTR_NEGEDGE);
gpio_pullup_en(GPIO_NUM_36);

4.2.2 結構體方法

輸入模式：不下拉，內部上拉！原因在于內部上拉，就是高電平短腳，可以檢測到下降沿，

#define GPIO_INPUT_IO_0    36
#define GPIO_INPUT_PIN_SEL  (1ULL<<GPIO_INPUT_IO_0)  // 配置GPIO_IN位暫存器

void gpio_init(void)
{
    gpio_config_t io_conf;  // 定義一個gpio_config型別的結構體，下面的都算對其進行的配置

    io_conf.intr_type = GPIO_INTR_NEGEDGE;      // 下降沿觸發
    io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;             // 選擇輸入模式
    io_conf.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL;  // 配置GPIO_IN暫存器
    io_conf.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE;
    io_conf.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE;    // 內部上拉

    gpio_config(&io_conf);                      // 最后配置使能
}

4.3 配置FreeRTOS任務和佇列

注意：gpio_isr_handler中斷回呼函式是加載在IRAM_ATTR中，不能執行其他耗時操作，包括printf列印資訊

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "driver/gpio.h"

#define ESP_INTR_FLAG_DEFAULT 0

static xQueueHandle gpio_evt_queue = NULL; //定義一個佇列回傳變數

void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void* arg) 
{
	//把中斷訊息插入到佇列的后面，將gpio的io引數傳遞到佇列中
	uint32_t gpio_num = (uint32_t) arg;
	xQueueSendFromISR(gpio_evt_queue, &gpio_num, NULL);
}

void gpio_task(void* arg) 
{
	printf(" \r\n start gpio task ...\r\n  ");
	uint32_t io_num;
	for(;;)
    {
		//不斷讀取gpio佇列，讀取完后將洗掉佇列
		if(xQueueReceive(gpio_evt_queue, &io_num, portMAX_DELAY))
        {
			printf("GPIO[%d] intr, val: %d\n", io_num, gpio_get_level(io_num));
		}
	}
}

void gpio_intr_init(void)
{
    // 注冊中斷服務
    gpio_install_isr_service(ESP_INTR_FLAG_DEFAULT);
    // 設定GPIO的中斷回呼函式
    gpio_isr_handler_add(GPIO_INPUT_IO_0, gpio_isr_handler, (void*) GPIO_INPUT_IO_0);
    // 創建一個訊息佇列，從中獲取佇列句柄
	gpio_evt_queue = xQueueCreate(10, sizeof(uint32_t));
    // 創建GPIO檢測任務
	xTaskCreate(gpio_task         // 任務函式
			, "gpio_task_example" // 任務名字
			, 2048                // 任務堆疊大小
			, NULL                // 傳遞給任務函式的引數
			, 10                  // 任務優先級
			, NULL);              // 任務句柄
}

4.4 按鍵中斷