ESP32开发板介绍

介绍

这是一款基于ESP32开发板，集成了ESP32-WOROOM-32模组，是一款通用型的WIFI加蓝牙开发板，引脚兼容Arduino。有丰富的外设，包括霍尔传感器，高速SDIO/SPI、UART、I2S和I2C等，适用于搭配传感器模块进行学习。并且可以搭载freeRTOS操作系统，非常适用于物联网、智能家居方案。

参数

接口图

原理图

常用引脚功能说明

• GPIO0：启动模式选择/普通IO
• GPIO1 (TX0)：UART0 TX，默认串口输出
• GPIO3 (RX0)：UART0 RX，默认串口输入
• GPIO2：普通IO，常用于板载LED
• GPIO4/5/12/13/14/15/16/17：常用作普通IO、PWM、I2C、SPI等
• GPIO34~39：仅支持输入（不能输出），常用于ADC采集

注意事项：
- 某些引脚有启动/下载模式特殊用途（如 GPIO0、GPIO2、GPIO15），上电时请避免外接影响启动的电路。
- GPIO34~39 只能做输入，不能输出。
- ADC2 在 WiFi 工作时部分通道不可用。
- 某些引脚与板载外设（如LED、Flash）复用，使用时需注意冲突。

什么是 GPIO？

GPIO（General Purpose Input/Output，通用输入输出）是单片机、开发板（如 ESP32、树莓派等）上最常见的一类引脚。
中文常译为“通用输入输出口”。

GPIO 的主要作用：

• 通用：每个 GPIO 引脚都可以通过程序配置为“输入”或“输出”模式，灵活适配各种应用。
• 输入模式：可以读取外部信号（如按钮、传感器的高低电平），判断外部设备的状态。
• 输出模式：可以输出高低电平，控制 LED 灯、继电器、电机等外部设备的开关。

典型应用举例：

• 读取按键/开关状态（输入）
• 控制 LED 灯亮灭（输出）
• 读取传感器信号（输入）
• 控制蜂鸣器、继电器等（输出）

ESP32 上的 GPIO：

• ESP32 有多个 GPIO 引脚（如 GPIO0~GPIO39），大部分都可以用作普通输入输出。
• 某些 GPIO 还支持特殊功能（如 ADC、PWM、I2C、SPI 等），但本质上都可以作为 GPIO 使用。

GPIO 应用代码示例（MicroPython）

以下是 ESP32 使用 MicroPython 控制 LED 灯的简单示例：

from machine import Pin
import time

led = Pin(2, Pin.OUT)  # GPIO2 通常连接板载LED

while True:
    led.value(1)  # 点亮LED
    time.sleep(0.5)
    led.value(0)  # 熄灭LED
    time.sleep(0.5)

说明：本例让GPIO2上的LED灯每0.5秒闪烁一次。你可以将Pin(2, ...)中的数字改为其他GPIO编号，控制不同引脚。

Pin.OUT 与 Pin.IN 的区别

在 MicroPython 中，Pin.OUT 和 Pin.IN 用于设置 GPIO 引脚的工作模式：

• Pin.OUT：将引脚设置为“输出”模式（Output），可通过代码输出高低电平，控制LED、继电器等外部设备。
• Pin.IN：将引脚设置为“输入”模式（Input），可通过代码读取外部信号（如按钮、传感器的高低电平）。

输入模式读取按键的代码示例：

from machine import Pin

button = Pin(4, Pin.IN)  # GPIO4 连接按键

if button.value() == 1:
    print("按钮被按下")
else:
    print("按钮未按下")

说明：button.value() 读取引脚电平，1为高电平（通常表示按下），0为低电平。

S/V/G 三线接口丝印含义

S/V/G 三线接口广泛用于传感器、舵机等模块，方便快速接线。

图：KEYES ESP32 Plus开发板实物，S/V/G三线接口排针清晰可见，便于模块快速接线。

主要接口与排针说明

• 左上角
  RESET：复位按键，按下可重启开发板。
  USB-C接口：用于供电、程序下载和串口通信。
  DC 7-12V：外接电源插孔，支持7-12V直流输入。
• 上方黄色排针
  SCL/SDA/5V/GND：I2C通信接口和电源。
  io13~io27等：数字IO口（GPIO），可用于数字输入输出、PWM等。
• 中上部三排S/V/G排针
  S/V/G：信号/电源/地线，方便传感器、舵机等模块三线接入。
  S（黄色）：信号线，连接到单片机的IO口。
  V（红色）：电源正极（5V或3.3V）。
  G（黑色）：地线（GND）。
• 中部BUS I2C区域
  GND/V/SDA/SCL：专门为I2C总线外设准备的接口，方便多模块并联。
• 中下部ANALOG区域
  G/V/S：分别为GND、VCC、信号线，信号线对应A0~A3（如io32、io33、io34、io35），用于模拟输入（ADC）。
• 下方黄色排针
  IO/5V/RST/3V3/GND/VN/VP等：电源、复位、模拟输入（VN/VP）、地线等，适合扩展板或面包板连接。
• 右上角
  TX/RX：串口通信引脚，常用于与电脑或其他串口设备通信。
• 右侧大芯片
  ESP32-WROOM-32：主控芯片，负责所有运算和外设控制。

颜色与丝印快速识别

• 黄色：信号线（S/Signal）
• 红色：电源（V/Voltage，3.3V或5V）
• 黑色：地线（G/GND）

实用建议

• 插模块或传感器时，按 S（信号）-V（电源）-G（地线）顺序插入，颜色对齐，防止接错。
• I2C、模拟、数字接口都已分区排好，便于快速实验和教学。
• 复位、供电、串口等接口集中，调试方便。

数字引脚与模拟引脚

数字引脚（Digital Pin）和模拟引脚（Analog Pin）是开发板上最常用的两类引脚：

• 数字引脚：只能识别和输出“高电平（1）”或“低电平（0）”，常用于按钮、LED、继电器等开关控制。
• 模拟引脚：可以读取或输出连续变化的电压值，常用于采集传感器信号（如光敏电阻、温度传感器等）。

ESP32数字/模拟引脚代码示例：

# 数字输出：点亮LED
from machine import Pin
led = Pin(2, Pin.OUT)
led.value(1)  # 点亮LED

# 数字输入：读取按钮
button = Pin(4, Pin.IN)
print(button.value())  # 1=高电平，0=低电平

# 模拟输入：读取传感器
from machine import ADC
adc = ADC(Pin(34))
value = adc.read()  # 0~4095
print(value)

延时和定时功能

使用 time 模块进行延时操作：

import time

time.sleep(1)           # 延时1秒
time.sleep_ms(500)      # 延时500毫秒
time.sleep_us(10)       # 延时10微秒
start = time.ticks_ms() # 获取毫秒计数器
delta = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start) # 计算时间差

硬件定时器

ESP32 端口根据设备类型具有一个、两个或四个硬件定时器。ESP32C2 有1个定时器，ESP32C4、ESP32C6 和 ESP32H4 有2个定时器，其他型号有4个定时器。使用 machine.Timer 类，定时器ID为0、0和1，或从0到3（含）：

from machine import Timer

tim0 = Timer(0)
tim0.init(period=5000, mode=Timer.ONE_SHOT, callback=lambda t:print(0))

tim1 = Timer(1)
tim1.init(period=2000, mode=Timer.PERIODIC, callback=lambda t:print(1))

说明：周期以毫秒为单位。使用 UART.IRQ_RXIDLE 时，定时器0用于 IRQ_RXIDLE 机制，不能用于其他用途。此端口目前不支持虚拟定时器。

引脚和GPIO控制

使用 machine.Pin 类控制GPIO引脚：

from machine import Pin

p0 = Pin(0, Pin.OUT)    # 在GPIO0上创建输出引脚
p0.on()                 # 将引脚设置为"开"（高电平）
p0.off()                # 将引脚设置为"关"（低电平）
p0.value(1)             # 将引脚设置为开/高电平

p2 = Pin(2, Pin.IN)     # 在GPIO2上创建输入引脚
print(p2.value())       # 获取值，0或1

p4 = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP) # 启用内部上拉电阻
p5 = Pin(5, Pin.OUT, value=1) # 创建时设置引脚为高电平
p6 = Pin(6, Pin.OUT, drive=Pin.DRIVE_3) # 设置最大驱动强度

可用引脚范围

可用引脚范围（含）：0-19, 21-23, 25-27, 32-39。这些对应ESP32芯片的实际GPIO引脚编号。注意许多终端用户板使用自己的临时引脚编号（标记为D0、D1等）。有关板逻辑引脚和物理芯片引脚之间的映射，请查阅您的板文档。

驱动强度设置

支持四种驱动强度，使用 drive 关键字参数到 Pin() 构造函数或 Pin.init() 方法，具有不同的对应安全最大源/汇电流和近似内部驱动电阻：

引脚保持功能

hold= 关键字参数到 Pin() 和 Pin.init() 将启用ESP32的"引脚保持"功能。当设置为 True 时，引脚配置（方向、上拉电阻和输出值）将被保持，任何进一步的更改（包括更改输出电平）都不会被应用。设置 hold=False 将立即应用任何未完成的引脚配置更改并释放引脚。

重要注意事项

高级引脚抽象

有一个更高级的抽象 machine.Signal，可用于反转引脚。对于使用 on() 或 value(1) 点亮低电平有效的LED很有用。

PWM（脉冲宽度调制）

PWM 可以在所有支持输出的引脚上启用。基础频率范围从 1Hz 到 40MHz，但存在权衡：随着基础频率增加，占空比分辨率会降低。详情请参阅 LED 控制部分。

使用 machine.PWM 类：

from machine import Pin, PWM, lightsleep

pwm0 = PWM(Pin(0), freq=5000, duty_u16=32768) # 从引脚创建PWM对象
freq = pwm0.freq()         # 获取当前频率
pwm0.freq(1000)            # 设置PWM频率从1Hz到40MHz

duty = pwm0.duty()         # 获取当前占空比，范围0-1023（默认512，50%）
pwm0.duty(256)             # 设置占空比从0到1023，作为duty/1023的比率（现在25%）

duty_u16 = pwm0.duty_u16() # 获取当前占空比，范围0-65535
pwm0.duty_u16(65536*3//4)  # 设置占空比从0到65535，作为duty_u16/65535的比率（现在75%）

duty_ns = pwm0.duty_ns()   # 获取当前脉冲宽度（纳秒）
pwm0.duty_ns(250_000)      # 设置脉冲宽度（纳秒）从0到1_000_000_000/freq（现在25%）

pwm0.deinit()              # 关闭引脚上的PWM

pwm2 = PWM(Pin(2), freq=20000, duty=512)  # 一次性创建和配置
print(pwm2)                               # 查看PWM设置
pwm2.deinit()                             # 关闭引脚上的PWM

pwm0 = PWM(Pin(0), duty_u16=16384)            # 输出在25%的时间内处于高电平
pwm2 = PWM(Pin(2), duty_u16=16384, invert=1)  # 输出在25%的时间内处于低电平

pwm4 = PWM(Pin(4), lightsleep=True)           # 允许在浅睡眠模式下使用PWM

lightsleep(10*1000) # pwm0, pwm2关闭，pwm4在10秒浅睡眠期间保持开启
                    # 10秒浅睡眠后pwm0, pwm2, pwm4都开启

ESP芯片硬件外设规格

DAC（数模转换）

在 ESP32 上，DAC 功能在引脚 25、26 上可用。在 ESP32S2 上，DAC 功能在引脚 17、18 上可用。

使用 DAC：

from machine import DAC, Pin

dac = DAC(Pin(25))  # 在引脚上创建DAC对象
dac.write(128)      # 设置0-255范围内的原始模拟值，现在50%

ADC（模数转换）

在 ESP32 上，ADC 功能在引脚 32-39（ADC 块 1）和引脚 0、2、4、12-15 和 25-27（ADC 块 2）上可用。

使用 machine.ADC 类：

from machine import ADC

adc = ADC(pin)        # 在引脚上创建ADC对象
val = adc.read_u16()  # 读取0-65535范围内的原始模拟值
val = adc.read_uv()   # 读取微伏单位的模拟值