ESP: GPIO

Obsah 1 Porty GPIO 2 Nastavení módu 3 Digitální výstup 4 Digitální vstup 5 Analogový vstup 6 Pulzně-šířková modulace — „analogový výstup“ 7 Čísla pinů (pinout) 8 Příklady 9 Zdroje

Porty GPIO

• Piny sběrnice GPIO slouží pro digitální vstup a výstup a umožňují využít pulzně-šířkovou modulaci (PWM) pro simulaci analogového výstupu.
• Pro analogový vstup je vyhrazen speciálně port A0 devboardu NodeMCU.
• Pokud chceme pin použít, musíme:
  1. Nastavit mód pinu
  2. Přečíst/nastavit hodnotu

Nastavení módu

• Nastavení módu pro pin:

pinMode(číslo_pinu, mód)

• Módy:
  • OUTPUT
  • INPUT
  • INPUT_PULLUP

Digitální výstup

• Digitální výstup nastavuje pouze hodnoty 0 nebo 1.
• Tyto hodnoty jsou reprezentovány napětím 0 V nebo 3,3 V vzhledem k zemi (pin GND).

digitalWrite(číslo_pinu, hodnota)

• Hodnoty:
  • LOW
  • HIGH

Digitální vstup

• Můžeme také přečíst hodnotu napětí na daném vstupu.
• Počítač rozhodne, zda je hodnota blíže 0 V nebo 3,3 V vzhledem k zemi (pin GND) a vrátí správnou výstupní hodnotu.
• Pokud vstup není připojen, je hodnota napětí nedefinovaná a může se náhodně měnit. Tomu předejdeme například zapnutím režimu INPUT_PULLUP. Pak je nepřipojený vstup vyhodnocen jako hodnota HIGH.

int vysledek = digitalRead(číslo_pinu);

• Výsledkem volání funkce jsou hodnoty:
  • LOW
  • HIGH

Analogový vstup

• Pro analogový vstup je vyhrazen pin A0.
• Funkce vrátí hodnotu 0..1023 podle toho, jak je hodnota napětí na pinu A0 blízko hodnota 0 V (výsledek 0) nebo 3,3 V (výsledek 1023).
• Všechna napětí měříme vzhledem k zemi (pin GND).
• Pokud vstup není připojen, je hodnota napětí nedefinovaná a může se náhodně měnit.

int vysledek = analogRead(číslo_pinu);

• Výsledkem volání funkce jsou hodnoty: 0..1023
  • 0... 0 V
  • 1023... 3,3 V

Pulzně-šířková modulace — „analogový výstup“

• Analogový výstup nastavuje libovolnou hodnotu v rozmezí 0 až 1.
• Tyto hodnoty jsou reprezentovány napětím 0 V nebo 3,3 V vzhledem k zemi (pin GND).
• Zde se ale nejedná o skutečné hodnoty, výstup se pouze velmi rychle přepíná mezi hodnotami 0 a 1 ve správném poměru tak, aby výsledný efekt pro pomalejší součástky (třeba diodu) byl obdobný zvolené hodnotě napětí.
• Tato technologie se označuje jako „pulzně-šířková modulace“ („Pulse-width Modulation“ — PWM).

analogWrite(číslo_pinu, hodnota)

• Hodnota: 0..1023
  • 0... efekt obdobný napětí 0 V, výstup trvale LOW
  • 511... efekt obdobný napětí 1,65 V, výstup 50 % času LOW a 50 % času HIGH
  • 1023... efekt obdobný napětí 3,3 V, výstup trvale HIGH

Čísla pinů (pinout)

• Na devboardu NodeMCU jsou výstupy označeny kódy D0...D12 a dalším.
• Číslo pinu v kódu je třeba převést na odpovídající číslo portu GPIO a najít odpovídající pin devboardu.

• Pokud je třeba, přiřazení pinů najdete například na odkazu: IoTBytes.Wordpress.com → NodeMCU-pinout.
• Vybrané hodnoty uvádíme dále:

Číslo pinu v kódu	ESP GPIO	Označení na devboardu NodeMCU 1.0	Funkce
3	GPIO 16	D0	Na některých zařízeních ovládá vestavěnou diodu. Neměl by být používán pro vstup a připojování zařízení. Používá se při nahrávání firmware. ?Nelze zde použít PWM?
5	GPIO 5	D1
2	GPIO 2	D4	Na některých zařízeních ovládá vestavěnou diodu.

Příklady

Analogové zhasínání diody

int pin = 5;

void stmivej() {
    for (int i = 1023; i > 0; i -= 255) {
        analogWrite(pin, i);
        delay(500);
    }
}

void setup() {
    pinmode(5, OUTPUT);
}

void loop() {
    stmivej();
}

Zdroje

• Arduino.ESP8266.com → Reference
• Alokace pinů na NodeMCU: ESP8266.com > Wiki > Doku