数字输出——板载LED的闪烁

我们将会编写程序， 控制板载的IO LED不断亮、灭， 交替循环。

这一小节将系统性地介绍：

  1. 使用Arduino IDE编写代码、编译、上传。

  2. 程序的基础流程框架。

  3. 管脚的初始化、模式设置、数字输出。

  4. 延迟函数的使用。

前言

LED

在RBZBoard上可以看到4个已经安装好的 LED （发光二极管）。

../../../_images/led.png

它们分别是：

  • RXD1——串口接收指示灯（暂时不用关注）。

  • TXD1——串口发送指示灯（暂时不用关注）。

  • IO——供程序使用。

  • PWR——电源指示灯（连接电源就会常亮）。

当然，我们可以将更多的LED连接到单片机的针脚上。

但 板载的IO LED是最简单直观的目标， 在一些场合下， 我们可能会通过观察它的亮灭来判断程序的状态。

I/O

I/O 或者IO， 是开发者经常会接触的缩写， 它的全称是Input/Output， 也就是输入输出。

世界上， 任何事物的魅力， 甚至它们区分彼此从而存在的意义， 都在于 与外界的交互。

  • 绘画——供人欣赏、编辑创作。

  • 游戏——获取玩家输入、从画面输出。

  • 计算机——读取用户指令、输出结果。

而我们知道， 单片机正是微型计算机， 单片机与外界的交互从根本上都是通过I/O。

而I/O在单片机上就表现为一个个的 针脚和接口， 有时我们也称针脚为管脚、引脚。

我们的板载IO LED便连接着2号GPIO针脚。

备注

GPIO是General Purpose Input/Output的缩写，表示通用输入输出。

绝大多数情况下，单片机与外界的交互都要直接或间接使用GPIO。

所以， 我们可以在程序中控制这一处针脚， 从而间接控制了板载的IO LED。

Arduino IDE

Arduino IDE是我们可以使用的比较简单的一种开发环境。

Arduino是另一种单片机， 但与其配套的Arduino IDE可以通过添加库的方式， 来兼容我们的单片机。

之所以称其为“开发环境”， 正是因为它提供了多个环节的功能， 配合起来完成了整个单片机的开发。

  • 编辑——提供文件管理、代码编辑功能。

  • 编译——将代码编译、链接，形成hex文件。

  • 上传（烧录）——将hex文件烧写进单片机。

在这篇教程中不会过多阐述编译和烧录这方面偏向底层的内容。

Arduino IDE的安装、界面介绍可以参考 @Todo。

创建与保存程序

打开Arduino IDE， 不忙着写代码， 我们先保存。

可以按下图操作，也可以使用ctrl+s快捷键。

../../../_images/save.png

在弹出的窗口中选择路径、修改命名。

../../../_images/save2.png

随时保存是个好习惯， 避免程序突然关闭、电脑突然关机等情况导致你的努力白费。

然后我们可以观察初始生成的两个函数：

  • setup()

  • loop()

它们都没有返回值， 都是被单片机自主调用的， 它们的调用方式如下图注释（双斜杠//引出的内容）所示。

1void setup() {
2   // 初始化函数
3   // 这里的代码将在一开始被执行一次
4}
5
6void loop() {
7   // 主循环函数
8   // 这里的代码将在setup()后被一直循环调用
9}

编写代码

我们想要定义一个常量， 来 表示板载IO LED的GPIO编号， 方便查看和后续的更改。

所以我们在最外层（setup和loop函数以外）添加代码：

const int IO_LED_PIN = 2; // 定义IO LED的GPIO编号

然后， 我们在setup初始化函数中， 调用pinMode()函数， 来设置IO LED所属的2号GPIO引脚为 输出模式。

pinMode(IO_LED_PIN, OUTPUT); // 设置引脚模式

接着， 我们在loop()函数中， 添加代码来 输出高电平到IO_LED_PIN（GPIO2）， 从而点亮连接在GPIO2上的IO LED。

digitalWrite(IO_LED_PIN, HIGH); // 点亮IO LED，HIGH表示高电平

光是点亮只会让IO LED保持常亮， 这还不够， 我们希望IO LED在半秒后灭掉。

delay(500); // 等待（延迟）500ms（即0.5s）
digitalWrite(IO_LED_PIN, LOW); // 关闭IO LED，LOW表示低电平
delay(500);                    // 再等半秒，才进入下一次loop()函数的循环点亮IO LED

整个程序最后便是：

 1const int IO_LED_PIN = 2; // 定义IO LED的GPIO编号
 2
 3void setup() {
 4   // 初始化函数
 5   // 这里的代码将在一开始被执行一次
 6   pinMode(IO_LED_PIN, OUTPUT); // 设置引脚模式
 7}
 8
 9void loop() {
10   // 主循环函数
11   // 这里的代码将在setup()后被一直循环调用
12   digitalWrite(IO_LED_PIN, HIGH); // 点亮IO LED，HIGH表示高电平
13   delay(500);                     // 等待（延迟）500ms（即0.5s）
14   digitalWrite(IO_LED_PIN, LOW);  // 关闭IO LED，LOW表示低电平
15   delay(500);                     // 再等半秒，才进入下一次loop()函数的循环点亮IO LED
16}

上传单片机

我们使用type-c的 数据线 （不能使用充电线）连接电脑。

然后确认：

  • “开发板”选择“ESP32 Dev Module”。

  • “端口”选择单片机连接端口。

备注

如果遇到问题， 可以查看 @Todo 章节来学习如何配置环境并上传程序。

点击上传按钮， 等待上传完毕， 即可看到IO LED在以半秒钟的频率闪烁。

../../../_images/result.png