通过灵活运用GPIO 接口，我们可以操控各种电子元件，实现丰富多彩的功能。本文将详细介绍四个常用的 Arduino GPIO 函数，帮助您快速掌握操控 GPIO 的技巧，开启您的 Arduino 编程之旅。
1. analogRead() 函数：读取模拟信号
Arduino 板载了多个模拟输入引脚，通常标记为 A0 到 A5。analogRead() 函数用于读取这些模拟引脚上的电压值，并将结果转化为 0 到 1023 之间的整数。数字 0 代表最低电压，1023 代表最高电压。使用ESP32开发板，需要找到模拟输入对应的GPIO引脚编号。
语法:
int sensorValue = analogRead(pin);参数:
•
pin: 模拟输入引脚的编号，例如 A0。
返回值:
•
sensorValue: 读取到的模拟值，介于 0 到 1023 之间。
应用场景:
• 读取模拟传感器数据，例如光敏电阻、温度传感器、压力传感器等。
• 控制模拟信号输出设备，例如伺服电机、PWM 调速器等。
示例:
int sensorPin = A0; // 定义模拟输入引脚
int sensorValue; // 定义变量存储模拟值
void setup() {
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
}
void loop() {
sensorValue = analogRead(sensorPin); // 读取模拟值
Serial.println(sensorValue); // 打印模拟值
delay(100); // 延迟 100 毫秒
}这段代码会读取 A0 引脚的模拟电压值，并将结果通过串口输出到电脑上。
2. pinMode(), digitalWrite() 函数：控制数字输出
数字引脚可以用来控制外部电子元件，例如 LED、继电器、蜂鸣器等。pinMode() 函数用来设置数字引脚的模式，digitalWrite() 函数则用来控制引脚输出的高低电平。
语法:
pinMode(pin, mode);
digitalWrite(pin, value);参数:
•
pin: 数字引脚的编号，例如 2、3、4 等。•
mode: 引脚的模式，可以使用INPUT或OUTPUT来设置输入或输出模式。•
value: 输出值，可以使用HIGH或LOW来设置高电平或低电平。
应用场景:
• 控制 LED 灯的亮灭。
• 控制继电器开关。
• 控制蜂鸣器的响铃。
示例:
int ledPin = 13; // 定义 LED 连接的数字引脚
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT); // 设置 LED 引脚为输出模式
}
void loop() {
digitalWrite(ledPin, HIGH); // 点亮 LED
delay(1000); // 延迟 1 秒
digitalWrite(ledPin, LOW); // 关闭 LED
delay(1000); // 延迟 1 秒
}这段代码会使 LED 灯每秒闪烁一次。
3. digitalRead() 函数：读取数字输入
除了输出，数字引脚也可以用来读取外部电子元件的信号。digitalRead() 函数可以读取数字引脚上的电平状态，并返回 HIGH 或 LOW。
语法:
int sensorValue = digitalRead(pin);参数:
•
pin: 数字引脚的编号。
返回值:
•
sensorValue: 引脚的电平状态，HIGH表示高电平，LOW表示低电平。
应用场景:
• 读取开关的状态。
• 读取按钮的按下状态。
• 读取其他数字传感器的数据。
示例:
int buttonPin = 2; // 定义按钮连接的数字引脚
void setup() {
pinMode(buttonPin, INPUT); // 设置按钮引脚为输入模式
}
void loop() {
int buttonState = digitalRead(buttonPin); // 读取按钮状态
if (buttonState == HIGH) { // 按钮按下
Serial.println("Button pressed!");
}
delay(100); // 延迟 100 毫秒
}这段代码会检测按钮的状态，当按钮被按下时，会通过串口输出 "Button pressed!"。
4. analogWrite() 函数：模拟输出
数字引脚还可以使用 analogWrite() 函数进行模拟输出。该函数使用 PWM (脉冲宽度调制) 技术，通过改变方波信号的占空比来模拟模拟输出。占空比越大，输出电压越高。
语法:
analogWrite(pin, value);参数:
•
pin: 数字引脚的编号，并非所有数字引脚都支持 PWM 输出，需要查阅 Arduino 规格说明。•
value: 输出值，介于 0 到 255 之间，对应于 0% 到 100% 的占空比。
应用场景:
• 控制 LED 灯的亮度。
• 控制伺服电机的角度。
• 控制电机转速。
示例:
int ledPin = 9; // 定义 LED 连接的数字引脚
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT); // 设置 LED 引脚为输出模式
}
void loop() {
for (int i = 0; i <= 255; i++) { // 循环改变亮度
analogWrite(ledPin, i);
delay(10); // 延迟 10 毫秒
}
for (int i = 255; i >= 0; i--) { // 循环改变亮度
analogWrite(ledPin, i);
delay(10); // 延迟 10 毫秒
}
}这段代码会使 LED 灯的亮度逐渐增加，然后逐渐减弱，形成一个呼吸灯效果。
总结
本文介绍了四种常用的 Arduino GPIO 函数，涵盖了读取模拟信号、控制数字输出、读取数字输入和模拟输出等功能。通过这些函数，您可以轻松操控各种电子元件，实现丰富多彩的 Arduino 项目。以上代码仅做参考，在实际应用中，还需要根据具体开发板型号、硬件电路和需求选择合适的 GPIO 函数，并进行相应的代码编写。
