ESP32芯片的GPIO配置流程是怎样的

　　前言
　　最近开发用到了ESP32，乐鑫已经对接口进行比较深度的封装，但是还是看了下外设的参考手册，摘取了一部分结合自己的理解给记录下来。
　　如有异议，欢迎指正
　　概述
　　ESP32芯片具有34个物理GPIO。每个pad都可用作一个通用IO，或连接内部的外设信号。IO_MUX、RTC_IO_MUX和GPIO交换矩阵用于将信号从外设传输至GPIO pad，这些模块共同组成了芯片的IO控制。
　　备注：这34个物理GPIO pad的序列号为：0-19， 21-23， 25-27， 32-39。其中GPIO6-GPIO11已经作为模组上SPIFlash使用【无法复用】，GPIO34-39仅作为输入管脚，其他的可作为输入输出管脚
　　GPIO交换矩阵结构图
　　数字IO口通过IO_MUX复用器来选择通用IO口还是复用外设功能，然后进过GPIO matrix交换矩阵来关联到具体的外设中
　　图中也可以配置不进过交换矩阵，这样可以提高引脚的高频特性【如高速率 UART SPI SDIO】
　　
　　
　　GPIO配置的流程
　　配置外设信号寄存器GPIO_FUNC_IN_SEL_CFG，选择需要配置的PIN脚
　　设置GPIO_ENABLE_DATA使能寄存器
　　配置IO_MUX寄存器，配置IO功能（上下拉、输入输出）
　　备注：
　　同一个引脚可以同时绑定多个内部信号
　　可以通过寄存器GPIO_FUNC_IN_INV_SEL对信号进行取反，在一些应用中很实用
　　当某个外设不绑定GPIO时，例如SPI中的MOSI不使用，可以配置GPIO_FUNC_IN_SEL为0x38或0x30，保证外设的正常运行
　　Strapping Pins
　　设计中需要避免外设管脚直接影响ESP Strapping引脚电平状态，strapping引脚会直接影响上电逻辑
　　
　　RTC IO_MUX低功耗IO功能
　　当管脚被配置成RTC GPIO时，能在系统处于Deep-Sleep睡眠模式下保持电平值，也可以实现在低功耗模式下的唤醒
　　PS：测试发现，ESP32在低功耗上面表现并不是很优异
　　Light-Sleep模式管脚功能
　　当 ESP32 处于 Light-sleep 模式时管脚可以有不同的功能。如果某一 GPIO pad 的 IO_MUX 寄存器中 SLP_SEL位置为 1，芯片处于 Light-sleep 模式下将由另一组不同的寄存器控制 pad。
　　如果 SLP_SEL 置为 0，则芯片在正常工作和 Light-sleep 模式下，管脚的功能一样。
　　
　　Pad Hold特性
　　每个 IO pad（包括 RTC pad）都有单独的 hold 功能，由 RTC 寄存器控制。pad 的 hold 功能被置上后，pad 在
　　置上 hold 那一刻的状态被强制保持，无论内部信号如何变化，修改 IO_MUX 配置或者 GPIO 配置，都不会改变
　　pad 的状态。应用如果希望在看门狗超时触发内核复位和系统复位时或者 Deep-sleep 时 pad 的状态不被改变，
　　就需要提前把 hold 置上。
　　IO_MUX Pad列表
　　设计硬件前，可以查看IO的复用功能来进行合理的配置
　　
　　RTC_MUX管脚清单
　　
　　代码例程
　　打开idf目录下的gpio_example_main，路径esp-idfexamplesperipheralsgpiomain
　　代码讲解
　　开发可移植例程代码，具体可看注释
　　GPIO18 GPIO19配置为输出，通过接口gpio_set_level配置输出电平
　　GPIO4 GPIO5配置成输入中断使能，外部中断入口gpio_isr_handler
　　#define GPIO_OUTPUT_IO_0 18
　　#define GPIO_OUTPUT_IO_1 19
　　#define GPIO_OUTPUT_PIN_SEL （（1ULL《《GPIO_OUTPUT_IO_0） | （1ULL《《GPIO_OUTPUT_IO_1））
　　#define GPIO_INPUT_IO_0 4
　　#define GPIO_INPUT_IO_1 5
　　#define GPIO_INPUT_PIN_SEL （（1ULL《《GPIO_INPUT_IO_0） | （1ULL《《GPIO_INPUT_IO_1））
　　#define ESP_INTR_FLAG_DEFAULT 0
　　static xQueueHandle gpio_evt_queue = NULL;
　　static void IRAM_ATTR gpio_isr_handler（void* arg）
　　{
　　uint32_t gpio_num = （uint32_t） arg;
　　xQueueSendFromISR（gpio_evt_queue， &gpio_num， NULL）;//中断后发送io消息
　　}
　　static void gpio_task_example（void* arg）
　　{
　　uint32_t io_num;
　　for（;;）
　　{
　　if（xQueueReceive（gpio_evt_queue， &io_num， portMAX_DELAY）） //收到消息打印对应引脚的电平
　　{
　　printf（“GPIO［%d］ intr， val： %dn”， io_num， gpio_get_level（io_num））;
　　}
　　}
　　}
　　void app_main（void）
　　{
　　gpio_config_t io_conf;
　　//disable interrupt
　　io_conf.intr_type = GPIO_PIN_INTR_DISABLE;
　　//set as output mode
　　io_conf.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;//输出模式
　　//bit mask of the pins that you want to set，e.g.GPIO18/19
　　io_conf.pin_bit_mask = GPIO_OUTPUT_PIN_SEL;//配置输出
　　//disable pull-down mode
　　io_conf.pull_down_en = 0;//禁用下拉
　　//disable pull-up mode
　　io_conf.pull_up_en = 0;//禁用上拉
　　//configure GPIO with the given settings
　　gpio_config（&io_conf）;//进行配置
　　//interrupt of rising edge
　　io_conf.intr_type = GPIO_PIN_INTR_POSEDGE;//上升沿中断
　　//bit mask of the pins， use GPIO4/5 here
　　io_conf.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL;//配置输入
　　//set as input mode
　　io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;//输入模式
　　//enable pull-up mode
　　io_conf.pull_up_en = 1;//使能上拉
　　gpio_config（&io_conf）;
　　//change gpio intrrupt type for one pin
　　gpio_set_intr_type（GPIO_INPUT_IO_0， GPIO_INTR_ANYEDGE）;
　　//create a queue to handle gpio event from isr
　　gpio_evt_queue = xQueueCreate（10， sizeof（uint32_t））;//创建队列
　　//start gpio task
　　xTaskCreate（gpio_task_example， “gpio_task_example”， 2048， NULL， 10， NULL）;//创建任务
　　//install gpio isr service
　　gpio_install_isr_service（ESP_INTR_FLAG_DEFAULT）;//安装中断服务
　　//hook isr handler for specific gpio pin
　　gpio_isr_handler_add（GPIO_INPUT_IO_0， gpio_isr_handler， （void*） GPIO_INPUT_IO_0）;//GPIO4中断回调注册
　　//hook isr handler for specific gpio pin
　　gpio_isr_handler_add（GPIO_INPUT_IO_1， gpio_isr_handler， （void*） GPIO_INPUT_IO_1）;//GPIO5中断回调注册
　　//remove isr handler for gpio number.
　　gpio_isr_handler_remove（GPIO_INPUT_IO_0）;//移除测试
　　//hook isr handler for specific gpio pin again
　　gpio_isr_handler_add（GPIO_INPUT_IO_0， gpio_isr_handler， （void*） GPIO_INPUT_IO_0）;//重新添加测试
　　int cnt = 0;
　　//1秒闪烁
　　while（1）
　　{
　　printf（“cnt： %dn”， cnt++）;
　　vTaskDelay（1000 / portTICK_RATE_MS）;
　　gpio_set_level（GPIO_OUTPUT_IO_0， cnt % 2）;
　　gpio_set_level（GPIO_OUTPUT_IO_1， cnt % 2）;
　　}
　　}