GPIO的定义及基本使用方法之一

 1. 输出控制信号

GPIO用来做开关控制，是最常见的应用场景。

如上图，P21这个GPIO口，输出1的时候，LED403点亮，输出0或者没有输出的时候，LED403熄灭。

GPIO口是怎么被控制的呢？通过软件代码。需要亮灯的时候调用GPIO口拉高的函数，需要熄灯的时候调用GPIO拉低的函数，即可实现控制。

函数的操作，最终变成了向这个GPIO的硬件寄存器写入数据，硬件的状态会跟随寄存器的数据改变而改变。

硬件寄存器在这里可以理解为一个电子开关，好比你告诉家里的保姆说“去吧客厅的灯关上”，他就走过去按动灯的开关，然后灯就灭了。你下的这个指令的动作相当于调用了GPIO操作的函数，保姆去按开关这个动作相当于函数配置寄存器。

当然你也可以直接去按这个开关（直接操作寄存器），这个做法虽然能工作，但是在代码设计中是不符合规范的。后续修改中很容易导致误操作。

实际操作中需要预先初始化，配置GPIO的参数，把寄存器建立接口给其他进程调用等软件类的操作，这里就不详述了。

2. 输出中断信号

重力传感器输出中断信号给MCU的GPIO口

G-sensor，也叫做重力传感器/加速度传感器/运动传感器，检测设备是否在运动的。咱们平时用的蓝牙手环的计步器主要就是根据G-sensor采样回来的运动数据计算而来的。

设备不动的时候，G-sensor和MCU都是休眠状态以节省电量。

设备动一动，G-sensor感受到了就被唤醒了，就往中断口上（GSENSOR_INT）发一个高电平信号，MCU感受到这个中断口的电平从低变成高了，就退出休眠开始正常运行。

然后MCU就通过I2C数据接口读取G-sensor里的数据。

如何理解中断呢？你正在睡觉，突然有人来找你，他就要先把你摇醒才行。这就是把你的睡眠中断了，让你从睡眠中被唤醒（如同上述例子）。

用GPIO做中断，还需要特别特别注意一条：如果选择这个中断口来唤醒系统，那一定要对照芯片规格书看清楚，选择的中断口能不能唤醒系统？

对于大部分单片机，几乎每一个中断口都可以唤醒系统，但对于高主频的处理器，如手机和平板电脑的，并不是所有的GPIO都可以配置成中断，也不是所有的中断都能唤醒系统。

如果选择了一个不能唤醒系统的中断口做上述示例，一旦MCU进入休眠，外设就失效了。

3. 用作按键输入

按键严格来讲也是个中断。GPIO口默认状态是低电平，按键按下后被拉到高电平，此时系统能够检测到中断，判定为按键按下。

等到按键释放了，GPIO口检测到电压回归低电平，就判定为按键松开了。

这种做法是单片机上比较常见的做法。在智能一些的硬件平台上，往往会有独立的硬件按键接口（非GPIO口），在芯片内部加入按键控制器，通过硬件实现按键的去抖、双击和长按判断。

对于单片机，一旦被按键触发之后，内部就开始跑程序，每隔几个毫秒读取一次按键状态，判断按键是否被释放。通过软件实现去抖、双击和长按的功能。

图上的电容，用处是滤除外部干扰，避免被误触发，同时起到一定的按键去抖作用。图上的TVS管，是为了防止静电进入CPU。

可能会有人问，按键按下就是按下了，为什么会抖动？

因为按键都是机械式的，两个金属片在接触的瞬间，从微秒级的时间段来看，会存在接触-断开-再接触这样的轻微的抖动。直到两个金属片牢牢的接触到一起之后，抖动才会消失。所谓按键去抖动，就是通过延时来消除掉接触再断开这种异常状态的。

GPIO除了简单的输入输出之外，还可以做一些相对复杂的操作，例如模拟I2C或SPI数据线、ADC电压检测、输出PWM波形等。

这些功能有些可以直接配置成硬件接口，也可以通过软件来模拟波形。