控制 GPIO 输出 - 点亮 LED

不论学习什么单片机，最简单的外设莫过于 IO 口的高低电平控制 LED，本节课将向大家介绍如何使用 MicroPython 控制 ESP32 的 GPIO 输出。通过本节课的学习，让大家对 MicroPython 的程序架构有一定的认识，为以后大型项目程序学习打下基础，增强信心。

实验原理

1. GPIO 引脚

引脚又叫管脚，英文叫 Pin, 就是从集成电路（芯片以及一些电子元件）内部电路引出与外围电路的接线的接口。

在我们的 ESP32 开发板上, 我们可以把这些称为引脚, 这些引脚其实是从 ESP32 芯片内部引出来的, 我们可以看到每个引脚都标了自己独特的名字。

其中有一类引脚叫 GPIO 引脚, 负责输入/输出电压。开发板上 D 开头的引脚都是这种引脚, 比如 D2、D4、D15 等等

输入我们暂时不讲，这里我们先讲一下输出，简单来说，每个 GPIO 都可以输出高低电平。

什么是电平？

电路上某点的电压（对公共参考点）或电位是高还是低。比如在逻辑电路中，高于某个数值的电位称其为高电位，或高电平，低于某个数值的，为低电位或低电平。比如 ESP32 中，高电平的数值大于2.5V，低电平的数值小于0.5V，具体的数值最好通过测试研究来确定。

2. LED

LED（light-emitting diode） 即发光二极管。它具有单向导电性，通过 5mA 左右电流即可发光，电流越大，其亮度越强，但若电流过大，会烧毁二极管，一般我们控制在 3mA-20mA 之间，通常我们会在 LED 管脚上串联一个电阻，目的就是为了限制通过发光二极管的电流不要太大，因此这些电阻又可以称为限流电阻。当发光二极管发光时，测量它两端电压约为 1.7V，这个电压又叫做发光二极管的导通压降。

发光二极管正极又称阳极，负极又称阴极，电流只能从阳极流向阴极。直插式发光二极管长脚为阳极，短脚为阴极。

硬件电路设计

物料清单（BOM 表）：

材料名称	数量
直插式 LED	1
1kΩ 电阻	1
杜邦线(跳线)	若干
面包板	1

LED 的正极接开发板的 D12 引脚，并串联一个电阻，负极接 GND，如下图：

注意

一定要接电阻，不然会由于电流过大，烧坏 LED。

软件设计

1. 点亮一颗 LED

因此，如果我们想要点亮这颗 LED 的话，只需要先设定相关引脚为输出模式，然后给这个引脚赋值一个高电平即可。

// 设置 LED 引脚
int led_pin = 12;

void setup() {
  // 设定引脚为输出模式
  pinMode(led_pin, OUTPUT);
  // 点亮 LED
  digitalWrite(led_pin, HIGH);
}

void loop() {
  
}

通过 IDE 编写上述代码，然后运行，此时会看到电路中的 LED 灯被点亮了。

2. 闪烁的 LED 灯

我们已经成功点亮一颗 LED 了，接下来，可以尝试一下稍微复杂一点的逻辑，比如让这颗 LED 闪烁。

实现 LED 闪烁的原理很简单，就是在 loop 函数中使用延时函数 delay。先设置高电平，延时 X 秒，再设置低电平，延时 X 秒，之后就不断循环该语句即可。

在之前的 初识 Arduino 编程语言 中，我们学习了 loop 函数的用法，如果我们想要让灯泡一直闪烁，则需要在 loop 函数中不断改变 LED 状态。

// 设置 LED 引脚
int led_pin = 12;

void setup() {
  // 设定引脚为输出模式
  pinMode(led_pin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 点亮 LED
  digitalWrite(led_pin, HIGH);
  // 等待一段时间
  delay(1000);
  // 关闭 LED
  digitalWrite(led_pin, LOW);
  // 等待一段时间
  delay(1000);
}

运行程序，LED 就闪烁了。