python编程(1)之通用引脚GPIO使用

????????在之前的章节中，小编带领大家学习了：如何构建esp32的python开发环境-CSDN博客

????????今天小编带领大家开始学习python编程的第一节，通用引脚。esp32c3核心板是一个高度集成，功能丰富的模块，来看下他的功能分布：

? ? ? ? 我们可以看到，esp32c3为我们提供很多外设，串口uart、i2c、spi、adc和pwm等，这些外设，在后续的课程中，都会为大家一一讲解。

一、熟悉引脚概念和应用

1.1、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。

1.2、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。

1.3、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.

二、项目实战

2.1、官方学习文档

? ? ? ? 通过python控制单片机，采用的核心技术是micropython技术，大家可以关注官网，了解更多的概念和例子：MicroPython - Python for microcontrollers；中文网：micropython中文网

? ? ? ? 打开中文官网，选择esp32部分，来看下官方提供了哪些例子：

2.2、引脚和GPIO例子

from machine import Pin

p0 = Pin(0, Pin.OUT)    # create output pin on GPIO0
p0.on()                 # set pin to "on" (high) level
p0.off()                # set pin to "off" (low) level
p0.value(1)             # set pin to on/high

p2 = Pin(2, Pin.IN)     # create input pin on GPIO2
print(p2.value())       # get value, 0 or 1

? ? ?? ?micropython最大的优势就是提供很多系统库，方便我们使用

????????首先导入引脚库： from machine import Pin

????????设置引脚输出模式：p0 = Pin(0, Pin.OUT)

????????控制引脚的状态：p0.on()等价与p0.value(1)；p0.off()等价与p0.value(0)

????????设置引脚输入模式：p2 = Pin(2, Pin.IN)

????????读取输入的值：print(p2.value())

2.3、点亮led

? ? ? ? 通过对引脚的学习，那我们就来实战一下，点亮一个led

from machine import Pin

led1 = Pin(12, Pin.OUT)   
led2 = Pin(13, Pin.OUT)  
led1.on()                  
led2.value(1)            

? ? ? ? 我们的板子上自带两个led，分别和引脚12、13进行连接，控制两个引脚就可以点亮led了。

? ? ? ? 打开开发环境thonny，复制代码，下载程序，看下实际运行效果

? ? ? ? 运行效果：

三、python语法小课堂

3.1、变量定义

????????顾名思义，变量（Variable）是可以改变的量，与之相对的是不可改变的常量。变量可以理解为数据的容器。

????????变量名是由用户自己定义的标识符。其命名规则如下：

? ? ? ? ①由字母、下划线、数字、汉字、日文、韩文、俄文等语言文字组成。不能包含下划线以外的英文标点符号，因为这些符号被用作为运算符。另外经过测试中文标点符号也不允许。

? ? ? ? ②第一个字符不能是数字。因为数值使用数字开头，十六进制还使用a-f之间的字母，数字开头的标识符也表示变量会让编译器难以处理。

? ? ? ? ③区分大小写、长度不限和不得与关键字同名

合法变量名：? _ab、abc、ABC、ab123等

不合法变量名：1abc、@abc、class等

3.2、库的导入

? ? ? ? 库的作用，就是把写好的代码封装好成库，后面在使用的时候，就可以通过导入库，来进行调用使用了，不用重复写代码了。python提供倒入库的语法是通过import语句

????????Python 模块(Module)，是一个 Python 文件，以 .py 结尾，包含了 Python 对象定义和Python语句。模块让你能够有逻辑地组织你的 Python 代码段。

①import 语句

模块定义好后，我们可以使用 import 语句来引入模块，语法如下：

import module1[, module2[,... moduleN]]

????????比如要引用模块 math，就可以在文件最开始的地方用?import math?来引入。在调用 math 模块中的函数时，必须这样引用：

模块名.函数名

????????一个模块只会被导入一次，不管你执行了多少次import。这样可以防止导入模块被一遍又一遍地执行。

②from…import 语句

Python 的 from 语句让你从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中。语法如下：

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]

例如，要导入模块 fib 的 fibonacci 函数，使用如下语句：

from fib import fibonacci

????????这个声明不会把整个 fib 模块导入到当前的命名空间中，它只会将 fib 里的 fibonacci 单个引入到执行这个声明的模块的全局符号表。

③from…import* 语句

把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间也是可行的，只需使用如下声明：

from modname import *

这提供了一个简单的方法来导入一个模块中的所有项目。然而这种声明不该被过多地使用。

例如我们想一次性引入 math 模块中所有的东西，语句如下：

from math import *

3.3、方法（函数）的调用

????????定义一个函数只给了函数一个名称，指定了函数里包含的参数，和代码块结构。这个函数的基本结构完成以后，你可以通过另一个函数调用执行，也可以直接从Python提示符执行。如下实例调用了printme（）函数：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
# 定义函数
def printme( str ):
   "打印任何传入的字符串"
   print str
   return
 
# 调用函数
printme("我要调用用户自定义函数!")
printme("再次调用同一函数")

? ? ? ? 更多的python的语法，可以参考这个学习简单明了：Python 函数 | 菜鸟教程 (runoob.com)

，小编后续课程会以应用为主，编程语言的实战应用。更多语言的语法问题可以参考其他文章学习。