智能硬件(6)之通用引脚（GPIO）

? ? ? ? 小编带领大家学习的四大开源硬件和智能模块，他们之间是如何通信的，主控芯片是如何控制智能模块，做某些事情呢？有没有小朋友发起疑问呢？

? ? ? ? 这里，涉及到了特别重要的知识点，就是通用引脚，英文缩写是GPIO。所以的开源硬件（主控芯片）都有自己的特定引脚，这些引脚是主控芯片暴漏出来，唯一和外界通信的桥梁。

一、通用管脚概念

????????今天就来学习下，通用引脚的概念和用作。引脚：是单片机这种主控芯片特有的名字，可以理解它和我们人类的手脚相似，不管做什么事情，都是需要依靠它，下图针脚形状的都是引脚。

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????????单片机的引脚会有很多，人类只有一副手脚，那是因为我们的手脚可以做很多复杂的动作，攥拳、握手、活动手指等。因为单片机的引脚功能相对人类能做的能做到的动作很有限，所以需要更多的引脚来完成复杂和大工作量的任务。

二、管脚功能和模式

????????通用引脚主要分为数字、模拟两种功能，又分为输出和输入两种模式：

????????①状态1一般等于系统电压，指的是当前的主控芯片采用的电压，esp32系列是3.3V的供电电压，所以系统电压就是3.3V。

? ? ? ? ②状态0一般等于GND，也就是接地，电压为0V。

? ? ? ? ③模拟电压是一个范围的值，输出的电压范围一般是 0 到 系统电压，输入同理。

? ? ? ? 这里面可能很多小朋友，对数字和模拟理解可能比较晦涩，这是需要大篇幅来讲解，会在后续的分享中，给大家一一讲解，今天主要掌握数字引脚的输出电压状态就可以啦。

? ? ? ? 上述的uart、i2c、spi、adc和pwm等功能都是通过管脚的输出和输入模式来实现的。

三、TTL逻辑电平

????????这里给大家补充一个概念，ttl电平，上述说状态1一般是系统电压，状态0一般是GND，其实这是不准确，这个是根据控制芯片的供电电压决定的。

? ? ? ? 比如：VCC（系统电压）5.0V，输入的状态1（Vih）电压指的是 ?大于2.0V就都可以认为是状态1；同理输入状态0（Vil）电压指的是小于0.8V就都是状态0；输出状态1（Voh）电压指的是 大于2.4V就可以；同理输出状态0（Vol）电压指的是 小于0.4V就可以。

????????单片机的输出电压状态1和0，是直接被拉满的，以3.3V供电电压esp32为例，状态1输出的就是3.3V，状态0输出的就是0V。

四、通用引脚如何实现 串口(uart)、i2c、spi等外设

? ? ? ? 通过上述的学习，我们了解到，引脚只能输出、输入状态0、1，那么他们是如果实现复杂的外协资源呢。

? ? ? ? 其实，在计算机领域，都是采用二进制编码实现任意的消息的，比如ascii编码。

? ? ? ? 我们的引脚只能有0、1两种状态，是不是正好映射我们的二进制 0、1呢，那我们想要实现特定的信息，是不是只需要让我们的引脚连续输出0、1数据，然后组合起来是不是就可以表示特定的字符，多个字符就是可以表示特定的意义呢。

? ? ? ? 没有错，我们的丰富的外设资源，uart、i2c、spi等，就是通过多个字符，组合来完成特定的意义，按照特定的协议标准，就形成了特定的的外设资源的总线协议了。

????????uart、i2c、spi这些资源在后续的分享中会讲解，大家这里只需要知道，我们的引脚是如果实现复杂消息通信的就可以了。