【CanMV K210】编程基础 GPIO 输入输出与高低电平控制

GPIO 是 CanMV K210 硬件编程中最基础的控制能力。LED、蜂鸣器、按键、继电器、红外避障、震动检测等实验都会围绕 GPIO 的输入、输出和高低电平展开。学完本篇后后续 LED、按键、触摸开关、倾斜传感器、红外避障、继电器和蜂鸣器实验都会更容易理解。GPIO 是 K210 连接真实硬件的第一层入口。文章目录理论基础硬件设施软件代码扩展应用总结理论基础实验原理GPIO 的全称是 General Purpose Input Output也就是通用输入输出接口。输出模式下程序可以控制引脚输出高电平或低电平输入模式下程序可以读取外部模块传来的高低电平状态。K210 上的 GPIO 包含普通 GPIO 和 GPIOHS高速 GPIOHS 支持输入输出、中断和上拉下拉配置。([Sipeed Wiki][1])高低电平可以理解成硬件中的两种数字状态。高电平通常记为1低电平通常记为0。在输出模式下value(1)和value(0)是程序主动改变外部模块状态在输入模式下value()是程序读取外部模块当前状态。GPIO 输入实验中经常遇到“低电平有效”。例如部分开发板按键一端连接外部 IO另一端连接 GND未按下时输入为高电平按下后被接到 GND读取结果变成低电平。01Studio 的 CanMV K210 按键示例中KEY 未按下为1按下为0。硬件设施实验所需硬件本篇使用一个 LED 模块作为 GPIO 输出对象使用一个按键模块作为 GPIO 输入对象。LED 用来观察输出电平变化按键用来模拟人工输入信号。若使用扩展板上的 LED 和按键需要根据扩展板丝印修改代码中的物理 IO 编号。如果使用的是裸按键可以让按键一端接IO16另一端接GND代码中使用GPIO.PULL_UP。这种方式下按键未按下时读取高电平1按下后输入被拉到 GND读取低电平0。程序运行后LED 会先闪烁三次用来验证 GPIO 输出功能。随后程序进入按键检测状态按下按键时 LED 点亮松开按键时 LED 熄灭CanMV IDE 串口终端会打印当前按键电平和 LED 状态。软件代码实验所需软件环境本篇代码需要在 CanMV IDE 中运行。运行前需要确认开发板可以正常连接串口固件状态正常代码可以执行并在串口终端输出信息。若使用不同版本固件maix模块大小写可能存在差异代码中已经做了兼容处理。下面程序分为两个阶段。启动后 LED 先闪烁三次验证 GPIO 输出功能随后进入循环检测按键状态按键按下时点亮 LED按键松开时关闭 LED。# CanMV K210 GPIO 输入输出基础实验# 功能使用按键输入控制 LED 输出理解高低电平状态importtimefromfpioa_managerimportfm# 不同固件中 maix 模块大小写可能不同这里做兼容处理try:frommaiximportGPIOexceptImportError:fromMaiximportGPIO# 根据实际接线修改物理 IO 编号LED_PIN12KEY_PIN16# LED 有些模块是高电平点亮有些板载 LED 是低电平点亮# 如果实验现象相反可以交换 LED_ON 和 LED_OFF 的值LED_ON1LED_OFF0print(CanMV K210 GPIO input and output test start)print(LED_PIN:,LED_PIN)print(KEY_PIN:,KEY_PIN)# 将物理 IO 映射到 K210 内部 GPIO 功能fm.register(LED_PIN,fm.fpioa.GPIO0,forceTrue)fm.register(KEY_PIN,fm.fpioa.GPIOHS0,forceTrue)# 初始化 LED 为输出模式ledGPIO(GPIO.GPIO0,GPIO.OUT)# 初始化按键为输入模式并启用上拉keyGPIO(GPIO.GPIOHS0,GPIO.IN,GPIO.PULL_UP)# 关闭 LEDled.value(LED_OFF)# 启动自检LED 闪烁三次验证输出功能foriinrange(3):led.value(LED_ON)print(LED self check: ON)time.sleep_ms(300)led.value(LED_OFF)print(LED self check: OFF)time.sleep_ms(300)print(Enter key control mode)last_key_value-1whileTrue:# 读取按键输入电平key_valuekey.value()# 按键状态变化时才打印避免串口刷屏ifkey_value!last_key_value:last_key_valuekey_valueifkey_value0:print(KEY0, pressed, input low level)else:print(KEY1, released, input high level)# 低电平表示按键按下ifkey_value0:led.value(LED_ON)else:led.value(LED_OFF)time.sleep_ms(20)这段程序的核心不是 LED 本身而是通过 LED 和按键建立 GPIO 输入输出关系。按键负责输入电平K210 程序负责读取状态并做判断LED 负责输出反馈。理解这条链路后后续把按键换成传感器把 LED 换成蜂鸣器或继电器程序结构仍然相似。key GPIO(GPIO.GPIOHS0, GPIO.IN, GPIO.PULL_UP)表示按键使用输入模式并启用上拉。上拉输入的特点是默认读取1当按键按下并接到 GND 时读取0。这也是很多按键实验中“按下反而是 0”的原因。扩展应用常见问题GPIO 实验中最常见的问题不是代码语法而是引脚映射、接线、电平有效方向和模块供电。程序能运行但模块没有反应时应先检查 VCC、GND、信号线和LED_PIN、KEY_PIN是否一致。扩展实验完成本篇实验后可以把 GPIO 输入输出逻辑扩展到更多模块。LED 可以替换为蜂鸣器、继电器、RGB 灯按键可以替换为触摸开关、倾斜传感器、红外避障模块。模块不同但程序结构仍然是“读取输入、判断状态、控制输出”。总结本篇完成了 GPIO 输入输出基础实验。GPIO 输出负责控制外部模块状态GPIO 输入负责读取外部模块信号高低电平则是程序和硬件之间最基础的数字表达方式。掌握 GPIO、FPIOA 映射、高低电平、上拉输入和低电平有效后后续 LED、蜂鸣器、按键、触摸开关、传感器检测和继电器控制实验都可以沿用同一套思路。