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ESP32- 开发笔记- 软件开发 4 - GPIO 口

backend 2025/4/30 10:10:57

1 背景介绍

GPIO（General Purpose Input/Output） ——通用输入输出口，就是能由软件自由控制输入（接收外界信号）或输出（发出电平信号）的引脚。

ESP32 最核心的功能之一，能被用来控制、连接、读取各种外设，比如按键、LED、传感器、继电器、屏幕等。

ESP32 有多达 39 个 GPIO 引脚，编号为 GPIO0 ~ GPIO39，不过并不是每一个都可以任意使用。

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1.1 基本特性

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1.2 不建议使用GPIO口

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1.3 常用设置

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1.3 IO Matrix（IOMUX）

ESP32每个引脚都可以通过IO Matrix（IOMUX）将其映射为某种外设功能，比如 UART、PWM、SPI等。这意味着你可以自由地分配功能到引脚，非常灵活！你可以把 I2C 的 SDA/SCL 分别映射到 GPIO21 和 GPIO22，也可以换成 GPIO18 和 GPIO19，只要代码里配置对应即可。

1.4 总结

ESP32 的 GPIO 功能非常强大、灵活。

要注意某些 GPIO 的启动限制或输入输出限制。

使用前建议查 ESP32 的 datasheet 或 IO 使用图。

可以结合中断、PWM、ADC、DAC、外设等，组成丰富的控制/采集系

2 案例展示

ESP-IDF里操作 GPIO，一般按这几个步骤：

配置 GPIO（方向/上拉/下拉/中断触发条件）
读输入 / 写输出
（可选）注册中断回调

2.1 输出模式-控制led灯

#include "driver/gpio.h"#define LED_GPIO_PIN 2  // GPIO2接LEDvoid app_main(void)
{gpio_reset_pin(LED_GPIO_PIN);gpio_set_direction(LED_GPIO_PIN, GPIO_MODE_OUTPUT);while (1) {gpio_set_level(LED_GPIO_PIN, 1); // 点亮LEDvTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));gpio_set_level(LED_GPIO_PIN, 0); // 熄灭LEDvTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));}
}

2.2 读入按键

#include "driver/gpio.h"#define BUTTON_GPIO_PIN 0  // GPIO0接按钮void app_main(void)
{gpio_reset_pin(BUTTON_GPIO_PIN);gpio_set_direction(BUTTON_GPIO_PIN, GPIO_MODE_INPUT);gpio_pullup_en(BUTTON_GPIO_PIN); // 开启上拉，避免悬空抖动while (1) {int button_level = gpio_get_level(BUTTON_GPIO_PIN);if (button_level == 0) {printf("Button Pressed!\n");}vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));}
}

3 总结

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正常开发推荐使用 GPIO 2, 4, 5, 18, 19, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 32, 33 这些口，比较安全

4 中断

4.1 工作模式

ESP32支持在GPIO上检测：

上升沿触发（低 → 高）
下降沿触发（高 → 低）
任意电平触发（高电平/低电平）
双边沿触发（上升+下降）

⚡ 触发时，会调用一个中断回调函数（ISR Handler），可以马上做反应，比如读取按键状态！

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4.2 设置流程

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4.3 案例

用 GPIO0 按钮触发中断，点亮/熄灭LED（GPIO2）

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_log.h"#define BUTTON_GPIO GPIO_NUM_0
#define LED_GPIO    GPIO_NUM_2static const char *TAG = "GPIO_ISR";volatile int led_state = 0; // 注意 volatile，ISR中会修改！// 中断回调函数（一定要短小！）
static void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void* arg)
{led_state = !led_state; // 翻转LED状态gpio_set_level(LED_GPIO, led_state);
}void app_main(void)
{// 配置LED引脚gpio_reset_pin(LED_GPIO);gpio_set_direction(LED_GPIO, GPIO_MODE_OUTPUT);// 配置按钮引脚gpio_reset_pin(BUTTON_GPIO);gpio_set_direction(BUTTON_GPIO, GPIO_MODE_INPUT);gpio_pullup_en(BUTTON_GPIO); // 开启上拉，避免悬空gpio_set_intr_type(BUTTON_GPIO, GPIO_INTR_NEGEDGE); // 配置下降沿中断（按下）// 安装中断服务gpio_install_isr_service(0); // 参数是flag，一般填0gpio_isr_handler_add(BUTTON_GPIO, gpio_isr_handler, NULL); // 绑定回调函数ESP_LOGI(TAG, "Setup complete, waiting for button interrupt...");// 主循环啥也不用做while (1) {vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));}
}