有關(guān)GPIO，先看來(lái)個(gè)嘲笑

招聘者：“聽聞過GPIO么？”

技術(shù)工程師：“聽聞過，常常用?！?/p>

“GPIO是啥？“”

“。。。。。。GPIO便是GPIO啊。。?！?/p>

“GPIO有什么作用？”

“。。。。。。不清楚。。。”

“好啦，你能回去了?！?/p>

下邊就來(lái)好好說(shuō)說(shuō)這一了解又生疏的GPIO。

GPIO是啥？

字面意思看，GPIO=General Purpose Input Output，通用性I/O。有時(shí)通稱為“IO口”。通用性，就是它是萬(wàn)花油，做什么都可以。I/O，就是既能當(dāng)鍵入口應(yīng)用，又能當(dāng)輸出口應(yīng)用。端口號(hào)，便是電子器件上的一個(gè)腳位。如何使用？寫手機(jī)軟件操縱。

匯總：GPIO便是處理芯片上的一根做什么都可以的腳位。

講了這么多，堅(jiān)信不明白的人還是一頭霧水，我們沖著實(shí)例看一下GPIO如何使用對(duì)于下拉、往下拉、懸在空中、高阻、開漏、推挽這類的定義，能夠之后再漸漸地揣摩。

GPIO的簡(jiǎn)易使用方法

輸出操縱數(shù)據(jù)信號(hào)

GPIO操縱LED燈的電源開關(guān)

GPIO用于做電源開關(guān)操縱，是最普遍的應(yīng)用領(lǐng)域。

如圖，P21這一GPIO口，輸出1的情況下，LED403照亮，輸出0或是沒有輸出的情況下，LED403滅掉。

GPIO口是怎么被控制的呢？根據(jù)手機(jī)軟件編碼。必須閃燈的情況下啟用GPIO口拉升的涵數(shù)，必須關(guān)燈的情況下啟用GPIO降低的涵數(shù)，就可以完成操縱。涵數(shù)的實(shí)際操作，最后變成了向這一GPIO的硬件配置存儲(chǔ)器載入數(shù)據(jù)信息，硬件配置的情況會(huì)追隨存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)信息更改而更改。

硬件配置存儲(chǔ)器在這兒能夠了解為一個(gè)開關(guān)元件，如同你告知家中的家庭保姆說(shuō)“去吧大客廳的燈合上”，他就走以往按壓燈的電源開關(guān)，隨后燈就滅了。你下的這一命令的姿勢(shì)等同于啟用了GPIO實(shí)際操作的涵數(shù)，家庭保姆去按電源開關(guān)這一姿勢(shì)等同于涵數(shù)配備存儲(chǔ)器。

自然你也能夠立即去按這一電源開關(guān)（立即實(shí)際操作存儲(chǔ)器），這一作法盡管能工作中，可是在代碼設(shè)計(jì)中不是符合標(biāo)準(zhǔn)的。事后改動(dòng)中非常容易造成 操作失誤。操作過程中必須事先復(fù)位，配備GPIO的主要參數(shù)，把存儲(chǔ)器創(chuàng)建插口給別的過程啟用等手機(jī)軟件類的實(shí)際操作，這兒也不詳細(xì)描述了。

鍵入終斷數(shù)據(jù)信號(hào)

重力傳感器輸出終斷數(shù)據(jù)信號(hào)給MCU的GPIO口

G-sensor，也稱為重力傳感器/瞬時(shí)速度感應(yīng)器/運(yùn)動(dòng)傳感器，檢測(cè)儀器是不是在健身運(yùn)動(dòng)的。我們平常用的藍(lán)牙手環(huán)的計(jì)步軟件關(guān)鍵便是依據(jù)G-sensor取樣回家的健身運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)信息測(cè)算而成的。

機(jī)器設(shè)備沒動(dòng)的情況下，G-sensor和MCU全是休眠模式以節(jié)約用電量。

機(jī)器設(shè)備動(dòng)一動(dòng)，G-sensor體會(huì)來(lái)到就被喚起了，就往終斷口邊（GSENSOR_INT）發(fā)一個(gè)上拉電阻數(shù)據(jù)信號(hào)，MCU感受到這一終斷口的脈沖信號(hào)從低變?yōu)楦吡?，就撤出休眠狀態(tài)剛開始一切正常運(yùn)作。

隨后MCU就根據(jù)I2Capi接口載入G-sensor里的數(shù)據(jù)信息。

怎樣看待終斷呢？你已經(jīng)入睡，忽然有些人來(lái)約你，他就需要先將你搖醒才行。這就是將你的睡眠質(zhì)量終斷了，給你從睡眠質(zhì)量中被喚起（好似所述事例）。

一樣，假如你已經(jīng)看電視劇，忽然鈴聲響了，一看是女友來(lái)電話了，就需要把影片中止，保存影片當(dāng)今的播放視頻部位，隨后去接女友的電話。接完了電話，再再次從以前的播放視頻部位開播。

這一電話便是終斷數(shù)據(jù)信號(hào)，儲(chǔ)存影片部位便是終斷回應(yīng)前的情況入棧，接聽電話的全過程便是終斷系統(tǒng)服務(wù)，掛掉電話繼續(xù)播放便是終斷的情況出棧。

很有可能有些人要說(shuō)，為何多此一舉，G-sensor不可以立即把數(shù)據(jù)信息發(fā)給MCU么？這是由于I2C只有由關(guān)鍵設(shè)備積極進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的要求，從機(jī)器設(shè)備是不可以積極傳送數(shù)據(jù)的（只有任憑關(guān)鍵設(shè)備回來(lái)獲取數(shù)據(jù)）。有關(guān)I2C協(xié)議書的內(nèi)容，請(qǐng)見類似文章。

只要是I2C插口且不斷工作中的機(jī)器設(shè)備，都必須有一個(gè)終斷輸出，用于告知服務(wù)器“我已經(jīng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)信息了，你快點(diǎn)回來(lái)取回去吧”。

用GPIO做終斷，還必須尤其需注意一條：假如挑選這一終斷口來(lái)喚起系統(tǒng)軟件，那一定要對(duì)比處理芯片說(shuō)明書看清，挑選的終斷口是否可以使喚起系統(tǒng)軟件？

針對(duì)絕大多數(shù)單片機(jī)設(shè)計(jì)，基本上每一個(gè)終斷口都能夠喚起系統(tǒng)軟件，但針對(duì)高cpu主頻的CPU，如手機(jī)上和平板的，并并不一定的GPIO都能夠配備成終斷，也并不一定的終斷都能喚起系統(tǒng)軟件。

假如挑選了一個(gè)不可以喚起系統(tǒng)軟件的終斷口做所述實(shí)例，一旦MCU進(jìn)到休眠狀態(tài)，外接設(shè)備就無(wú)效了。

作為功能鍵鍵入

GPIO做按鍵檢測(cè)

功能鍵嚴(yán)苛而言也是個(gè)終斷。GPIO口默認(rèn)設(shè)置情況是低電頻，功能鍵按住后被拖到上拉電阻，這時(shí)系統(tǒng)軟件可以檢驗(yàn)到終斷，判斷為功能鍵按住。

直到功能鍵釋放出來(lái)了，GPIO口檢驗(yàn)到工作電壓重歸低電頻，就判斷為功能鍵松掉了。這類作法是單片機(jī)設(shè)計(jì)上較為普遍的作法。在智能化一些的硬件系統(tǒng)上，通常會(huì)出現(xiàn)單獨(dú)的硬件配置功能鍵插口（非GPIO口），在處理芯片內(nèi)部添加功能鍵控制板，根據(jù)硬件配置完成功能鍵的去抖、雙擊鼠標(biāo)和長(zhǎng)按分辨。

針對(duì)單片機(jī)設(shè)計(jì)，一旦被功能鍵開啟以后，內(nèi)部就剛開始跑程序流程，每過好多個(gè)ms載入一次功能鍵情況，分辨功能鍵是不是被釋放出來(lái)。根據(jù)手機(jī)軟件完成去抖、雙擊鼠標(biāo)和長(zhǎng)按的作用。

圖上的電容器，用途是濾掉外界影響，防止被誤開啟，另外具有一定的功能鍵去抖功效。圖上的TVS管，是為了更好地避免 靜電感應(yīng)進(jìn)到CPU。

很有可能會(huì)有些人問，功能鍵按住便是按住了，怎么會(huì)顫動(dòng)？

由于功能鍵全是腳踏式的，2個(gè)銅片在觸碰的一瞬間，從分秒級(jí)的時(shí)間范圍看來(lái)，會(huì)存有觸碰-斷掉-再觸碰那樣的輕度的顫動(dòng)。直至2個(gè)銅片緊緊的觸碰到一起以后，顫動(dòng)才會(huì)消退。說(shuō)白了功能鍵去顫動(dòng)，便是根據(jù)廷時(shí)來(lái)清除掉觸碰再斷掉這類出現(xiàn)異常情況的。

假如GPIO口不足，可是必須做好幾個(gè)功能鍵的檢驗(yàn)，還可以把功能鍵配備變成ADC，根據(jù)不一樣功能鍵造成不一樣的工作電壓，來(lái)運(yùn)用一個(gè)ADC口檢驗(yàn)到不一樣的鍵值。這一作法一般用以手機(jī)上3.5毫米有線耳機(jī)上的3個(gè)功能鍵的檢驗(yàn)。

GPIO的高級(jí)運(yùn)用

GPIO除開簡(jiǎn)易的I/O以外，還能夠做一些相對(duì)性繁雜的實(shí)際操作，比如仿真模擬I2C或SPI手機(jī)充電線、ADC工作電壓檢驗(yàn)、輸出PWM波型等。

這種作用一些能夠立即配備成硬件配置插口，還可以根據(jù)手機(jī)軟件來(lái)仿真模擬波型。

作為I2C插口

GPIO作為I2C系統(tǒng)總線

I2C時(shí)序圖

I2C是智能產(chǎn)品電源電路上最常見的傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)總線，只必須2個(gè)線，就可以初始化好幾個(gè)從機(jī)器設(shè)備，可以雙重傳送，較大 速率達(dá)到400Kbps，特別適合傳送控制代碼和少量數(shù)據(jù)信息。

平常大伙兒用的G-sensor感應(yīng)器、光距離感應(yīng)器、電容式觸摸屏、LED燈控制板、監(jiān)控?cái)z像頭的操縱指令等，基本上全是I2C插口的。

GPIO口作為I2C，算作GPIO傳數(shù)據(jù)信息的最常見的方法。假如處理芯片內(nèi)部?jī)?nèi)置I2C控制板，能夠立即配備GPIO轉(zhuǎn)換到硬件配置I2C上。比如單片機(jī)設(shè)計(jì)基本上都能夠那么做。

假如處理芯片內(nèi)部的I2C插口不足用，還能夠根據(jù)手機(jī)軟件操縱GPIO口拉升拉低來(lái)仿真模擬I2C的波型和時(shí)鐘頻率，仍舊能夠作為I2C應(yīng)用。

一樣的仿真模擬手機(jī)充電線的作法，還能夠用GPIO來(lái)仿真模擬SPI。要是是帶數(shù)字時(shí)鐘的低速檔同歩手機(jī)充電線，都能夠用GPIO口來(lái)仿真模擬。

可是GPIO口不可以用于仿真模擬UART串口通信。由于UART沒有數(shù)字時(shí)鐘線，必須十分精確的依照承諾的間隔時(shí)間輸出波型，手機(jī)軟件計(jì)時(shí)器禁止，硬件配置計(jì)時(shí)器占有服務(wù)器資源多，因此 難以完成。

PWM輸出

GPIO輸出PWM波操縱蜂鳴片

不一樣pwm占空比的PWM波型

GPIO口輸出PWM波，跟作為I2C應(yīng)用的特性上是一樣的。操縱GPIO口 定時(shí)執(zhí)行拉升降低，就可以輸出PWM波型。

如圖，便是根據(jù)PWM來(lái)操縱外界升壓電路，驅(qū)動(dòng)器蜂鳴片發(fā)出聲響的。PWM還能夠用以操縱LED燈的變光，更改PWM輸出的pwm占空比，調(diào)整燈光效果色度

ADC取樣

GPIO作為ADC取樣，收集電池電壓

充電電池分壓電路后給ADC取樣

ADC,Analog-to-Digital Converter，把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)。ADC的運(yùn)用范疇很廣，話筒聲頻數(shù)據(jù)信息的取樣、電流電壓數(shù)據(jù)信號(hào)的取樣、仿真模擬感應(yīng)器輸出的數(shù)據(jù)信息的量化分析等。

受制于精密度、測(cè)量范圍、取樣速率等，GPIO的ADC一般不做太繁雜的運(yùn)用，絕大多數(shù)情況下只做工作電壓收集。

如圖，把GPIO口配備變成ADC方式，收集電池電壓，用以做電池容量顯示信息。這一作法只適合做簡(jiǎn)易的電池電壓顯示信息，假如要做相近智能機(jī)的百分之一精密度的電池容量管理方法，還必須另加更高精密的ADC和充電電池賠償優(yōu)化算法。

GPIO做ADC，最常碰到的難題是：

一，并不一定的GPIO口能夠做ADC應(yīng)用，一定要看清說(shuō)明書！

二，ADC有工作電壓域限定的，3V供電系統(tǒng)的ADC精確測(cè)量不上超出3V的工作電壓。比如上邊第一張圖，MCU用3V充電電池供電系統(tǒng)，這時(shí)GPIO/ADC的供電系統(tǒng)工作電壓是3V，較大 測(cè)量范圍也是3V，能夠精確測(cè)量到電池電壓。而第二張圖鋰電池工作電壓是4.2V，MCU供電系統(tǒng)是3V，GPIO/ADC工作標(biāo)準(zhǔn)電壓也是3V，就量不上那么高的工作電壓了。超過測(cè)量范圍精確測(cè)量出去的全是一樣的。因而運(yùn)用電阻分壓，把4.2V的電池電壓折半減少到2.1V，給3V測(cè)量范圍的ADC應(yīng)用。