有关GPIO,先看来个嘲笑

有关GPIO，先看来个嘲笑

招聘者：“听闻过GPIO么？”

技术工程师：“听闻过，常常用。”

“GPIO是啥？“”

“。。。。。。GPIO便是GPIO啊。。。”

“GPIO有什么作用？”

“。。。。。。不清楚。。。”

“好啦，你能回去了。”

下边就来好好说说这一了解又生疏的GPIO。

GPIO是啥？

字面意思看，GPIO=General Purpose Input Output，通用性I/O。有时通称为“IO口”。通用性，就是它是万花油，做什么都可以。I/O，就是既能当键入口应用，又能当輸出口应用。端口号，便是电子器件上的一个脚位。如何使用？写手机软件操纵。

汇总：GPIO便是处理芯片上的一根做什么都可以的脚位。

讲了这么多，坚信不明白的人還是一头雾水，我们冲着实例看一下GPIO如何使用对于下拉、往下拉、悬在空中、高阻、开漏、推挽这类的定义，能够之后再渐渐地揣摩。

GPIO的简易使用方法

輸出操纵数据信号

GPIO操纵LED灯的电源开关

GPIO用于做电源开关操纵，是最普遍的应用领域。

如圖，P21这一GPIO口，輸出1的情况下，LED403照亮，輸出0或是沒有輸出的情况下，LED403灭掉。

GPIO口是怎么被控制的呢？根据手机软件编码。必须闪灯的情况下启用GPIO口拉升的涵数，必须关灯的情况下启用GPIO降低的涵数，就可以完成操纵。涵数的实际操作，最后变成了向这一GPIO的硬件配置存储器载入数据信息，硬件配置的情况会追随存储器的数据信息更改而更改。

硬件配置存储器在这儿能够了解为一个开关元件，如同你告知家中的家庭保姆说“去吧大客厅的灯合上”，他就走以往按压灯的电源开关，随后灯就灭了。你下的这一命令的姿势等同于启用了GPIO实际操作的涵数，家庭保姆去按电源开关这一姿势等同于涵数配备存储器。

自然你也能够立即去按这一电源开关（立即实际操作存储器），这一作法尽管能工作中，可是在代码设计中不是符合标准的。事后改动中非常容易造成 操作失误。操作过程中必须事先复位，配备GPIO的主要参数，把存储器创建插口给别的过程启用等手机软件类的实际操作，这儿也不详细描述了。

键入终断数据信号

重力传感器輸出终断数据信号给MCU的GPIO口

G-sensor，也称为重力传感器/瞬时速度感应器/运动传感器，检测仪器是不是在健身运动的。我们平常用的蓝牙手环的计步软件关键便是依据G-sensor取样回家的健身运动数据信息测算而成的。

机器设备没动的情况下，G-sensor和MCU全是休眠模式以节约用电量。

机器设备动一动，G-sensor体会来到就被唤起了，就往终断口边（GSENSOR_INT）发一个上拉电阻数据信号，MCU感受到这一终断口的脉冲信号从低变为高了，就撤出休眠状态刚开始一切正常运作。

随后MCU就根据I2Capi接口载入G-sensor里的数据信息。

怎样看待终断呢？你已经入睡，忽然有些人来约你，他就需要先将你摇醒才行。这就是将你的睡眠质量终断了，给你从睡眠质量中被唤起（好似所述事例）。

一样，假如你已经看电视剧，忽然铃声响了，一看是女友来电話了，就需要把影片中止，保存影片当今的播放视频部位，随后去接女友的电話。接完了电話，再再次从以前的播放视频部位开播。

这一电話便是终断数据信号，储存影片部位便是终断回应前的情况入栈，接听电话的全过程便是终断系统服务，挂掉电話继续播放便是终断的情况出栈。

很有可能有些人要说，为何多此一举，G-sensor不可以立即把数据信息发给MCU么？这是由于I2C只有由关键设备积极进行传输数据的要求，从机器设备是不可以积极传送数据的（只有任凭关键设备回来获取数据）。有关I2C协议书的內容，请见类似文章。

只要是I2C插口且不断工作中的机器设备，都必须有一个终断輸出，用于告知服务器“我已经准备好数据信息了，你快点回来取回去吧”。

用GPIO做终断，还必须尤其需注意一条：假如挑选这一终断口来唤起系统软件，那一定要对比处理芯片说明书看清，挑选的终断口是否可以使唤起系统软件？

针对绝大多数单片机设计，基本上每一个终断口都能够唤起系统软件，但针对高cpu主频的CPU，如手机上和平板的，并并不一定的GPIO都能够配备成终断，也并不一定的终断都能唤起系统软件。

假如挑选了一个不可以唤起系统软件的终断口做所述实例，一旦MCU进到休眠状态，外接设备就无效了。

作为功能键键入

GPIO做按键检测

功能键严苛而言也是个终断。GPIO口默认设置情况是低电频，功能键按住后被拖到上拉电阻，这时系统软件可以检验到终断，判断为功能键按住。

直到功能键释放出来了，GPIO口检验到工作电压重归低电频，就判断为功能键松掉了。这类作法是单片机设计上较为普遍的作法。在智能化一些的硬件系统上，通常会出现单独的硬件配置功能键插口（非GPIO口），在处理芯片內部添加功能键控制板，根据硬件配置完成功能键的去抖、双击鼠标和长按分辨。

针对单片机设计，一旦被功能键开启以后，內部就刚开始跑程序流程，每过好多个ms载入一次功能键情况，分辨功能键是不是被释放出来。根据手机软件完成去抖、双击鼠标和长按的作用。

图上的电容器，用途是滤掉外界影响，防止被误开启，另外具有一定的功能键去抖功效。图上的TVS管，是为了更好地避免 静电感应进到CPU。

很有可能会有些人问，功能键按住便是按住了，怎么会颤动？

由于功能键全是脚踏式的，2个铜片在触碰的一瞬间，从分秒级的时间范围看来，会存有触碰-断掉-再触碰那样的轻度的颤动。直至2个铜片紧紧的触碰到一起以后，颤动才会消退。说白了功能键去颤动，便是根据廷时来清除掉触碰再断掉这类出现异常情况的。

假如GPIO口不足，可是必须做好几个功能键的检验，还可以把功能键配备变成ADC，根据不一样功能键造成不一样的工作电压，来运用一个ADC口检验到不一样的键值。这一作法一般用以手机上3.5毫米有线耳机上的3个功能键的检验。

GPIO的高级运用

GPIO除开简易的I/O以外，还能够做一些相对性繁杂的实际操作，比如仿真模拟I2C或SPI手机充电线、ADC工作电压检验、輸出PWM波型等。

这种作用一些能够立即配备成硬件配置插口，还可以根据手机软件来仿真模拟波型。

作为I2C插口

GPIO作为I2C系统总线

I2C时序图

I2C是智能产品电源电路上最常见的传输数据系统总线，只必须2个线，就可以初始化好几个从机器设备，可以双重传送，较大 速率达到400Kbps，特别适合传送控制代码和少量数据信息。

平常大伙儿用的G-sensor感应器、光距离感应器、电容式触摸屏、LED灯控制板、监控摄像头的操纵指令等，基本上全是I2C插口的。

GPIO口作为I2C，算作GPIO传数据信息的最常见的方法。假如处理芯片內部内置I2C控制板，能够立即配备GPIO转换到硬件配置I2C上。比如单片机设计基本上都能够那么做。

假如处理芯片內部的I2C插口不足用，还能够根据手机软件操纵GPIO口拉升拉低来仿真模拟I2C的波型和时钟频率，仍旧能够作为I2C应用。

一样的仿真模拟手机充电线的作法，还能够用GPIO来仿真模拟SPI。要是是带数字时钟的低速档同歩手机充电线，都能够用GPIO口来仿真模拟。

可是GPIO口不可以用于仿真模拟UART串口通信。由于UART沒有数字时钟线，必须十分精确的依照承诺的间隔时间輸出波型，手机软件计时器禁止，硬件配置计时器占有服务器资源多，因此 难以完成。

PWM輸出

GPIO輸出PWM波操纵蜂鸣片

不一样pwm占空比的PWM波型

GPIO口輸出PWM波，跟作为I2C应用的特性上是一样的。操纵GPIO口 定时执行拉升降低，就可以輸出PWM波型。

如圖，便是根据PWM来操纵外界升压电路，驱动器蜂鸣片发出声响的。PWM还能够用以操纵LED灯的变光，更改PWM輸出的pwm占空比，调整灯光效果色度

ADC取样

GPIO作为ADC取样，收集电池电压

充电电池分压电路后给ADC取样

ADC,Analog-to-Digital Converter，把脉冲信号转化成模拟信号。ADC的运用范畴很广，话筒声频数据信息的取样、电流电压数据信号的取样、仿真模拟感应器輸出的数据信息的量化分析等。

受制于精密度、测量范围、取样速率等，GPIO的ADC一般不做太繁杂的运用，绝大多数情况下只做工作电压收集。

如圖，把GPIO口配备变成ADC方式，收集电池电压，用以做电池容量显示信息。这一作法只适合做简易的电池电压显示信息，假如要做相近智能机的百分之一精密度的电池容量管理方法，还必须另加更高精密的ADC和充电电池赔偿优化算法。

GPIO做ADC，最常碰到的难题是：

一，并不一定的GPIO口能够做ADC应用，一定要看清说明书！

二，ADC有工作电压域限定的，3V供电系统的ADC精确测量不上超出3V的工作电压。比如上边第一张图，MCU用3V充电电池供电系统，这时GPIO/ADC的供电系统工作电压是3V，较大 测量范围也是3V，能够精确测量到电池电压。而第二张图锂电池工作电压是4.2V，MCU供电系统是3V，GPIO/ADC工作标准电压也是3V，就量不上那么高的工作电压了。超过测量范围精确测量出去的全是一样的。因而运用电阻分压，把4.2V的电池电压折半减少到2.1V，给3V测量范围的ADC应用。