ESP32S3基础1-外设之GPIO
1.外设简介
GPIO 和 UART 是完全不同的两码事，一个是引脚，一个是通信协议。
2.GPIO外设与IO引脚
- GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口
- 可配置成6种输入输出模式 引脚电平：0V、3.3V
- 输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议时序等
- 输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、模拟通信协议接收数据等
6种模式如下：
3.GPIO的配置与作用
3.1. GPIO配置
使用gpio_config()函数来配置GPIO
使用gpio_set_level()函数来控制IO口输出高电平/低电平
使用gpio_get_level()函数来读取当前IO口的电平状态
3.2.GPIO的控制流程图
4.二极管的相关知识
4.1 二极管分类
极管是一种半导体元器件，种类繁多，按照功能可以分为整流二极管、发光二极管和稳压二极管等。其中，整流二极管、发光二极管和稳压二极管是最常用的三种功能二极管。
🔹 发光二极管：可以发出红、黄、绿、蓝、白等颜色的光，甚至有彩色的LED灯。使用时需要串联电阻来限流。发光二极管在嵌入式开发中常用于指示通电状况、程序执行状况，以及辅助调试。
🔹 整流二极管：通常被整合成桥式整流电路，如图2所示，能够将交流电整合为直流电。
🔹 稳压二极管：利用反向击穿后压降保持恒定的特性，反向接入电路中。
4.2.二极管与电阻的关系
一般而言，二极管会与电阻串联，进行限流，以实现保护二极管的作用，鉴于此，二极管的压降是否是分压了？
在电路分析中，二极管确实会“分担”一部分电压，但你不能把它简单地当作一个固定阻值的电阻来处理。为了让你更清晰地理解，可以从以下两个角度来看：
- 从“电压分配”的角度：是的，它起到了分压作用
在一个串联电路中，总电压等于各个元器件电压之和。
例如，一个由 5V 电源、一个电阻、一个红色发光二极管组成的简单电路：
万用表测量发光二极管两端，电压是 1.8V（它的正向压降）。那么电阻两端的电压就是 5V−1.8V=3.2V
在这个例子里，发光二极管确实“分”走了 1.8V 的电压。
- 从“分压原理”的角度：它与电阻有本质区别
虽然二极管承担了电压，但它不是通过欧姆定律（
V=I×R）来实现分压的，而是依靠其PN结的恒压特性。
电阻是线性的：电阻两端的电压会随着流过它的电流增大而成比例地增大。
二极管是非线性的：一旦二极管导通，即使流过它的电流变化很大，它两端的电压（压降）也几乎维持不变（例如硅管保持在 0.7V 附近）。它像一个“电压钳位器”，而不是一个“可变电阻”。
5.例子-发光二极管
5.1.发光二极管原理与电路设计
一般而言，嵌入式基础电路设计中会给予二极管加上限流电阻，那么电阻加在哪里呢？
答案是：限流电阻一般加在二极管的正极，基于以下两点：
思维习惯（开关 analogy）：我们通常把电阻看作是限制“进入”元件电流的关卡。先经过电阻“约束”一下电流，再进入敏感的二极管（特别是发光二极管），这样在思维上更符合保护逻辑。
电压参考点：在复杂的电路中，电源负极通常是地线（GND，0V）。如果把电阻放在负极（二极管的后面），那么二极管负极和地之间会有一个电阻，此时测量二极管的负极电压就不是 0V 了，在某些敏感的模拟电路中可能会带来一点干扰。如果电阻放在正极，二极管的负极是直接接地的，电压为 0，状态比较稳定。
下图是本次GPIO控制实例的发光二极管的说明：