第八章 LED实验
本章使用machine.Pin 类实现ESP32-S3 IO操作。machine.Pin 类是 machine 模块下的一个硬件类，它为IO提供配置和控制功能，为实现IO设备的操作方法。Pin 对象主要被用来控制输入/输出引脚，这些引脚也被称为 GPIO。每个 Pin 对象都与一个物理引脚相对应，它能驱动输出电压并读取输入电压。
本章分为如下几个小节：
8.1 machine.Pin类
8.2 硬件设计
8.3 软件设计
8.4 下载验证
8.1 machine.Pin 类
Pin 类中提供了设置引脚模式（输入/输出）的方法，以及获取和设置数字逻辑值（0 或 1）的方法。要创建一个 Pin 对象，我们需要提供一个标识符，这个标识符能够明确地指定一个特定的输入/输出引脚。这个标识符可以是整数、字符串，或者是一个包含端口和引脚号码的元组。在 MicroPython 中，引脚标识符是一个由代号和引脚号组成的元组，例如在Pin(("IO1", 1), Pin.OUT) 中的 ("IO1", 1)。
1，machine.Pin 类的构造对象
Pin的构造对象方法如下：
class machine.Pin(id, mode=-1, pull=-1,value=None) 使用示例：led = machine.Pin(1,Pin.OUT,value = 1)
该构造方法的参数描述，如下表所示。
表8.1.1 Pin类构造方法的参数描述
返回值：指定引脚的Pin对象。
2，machine.Pin 类的方法
①：使用给定参数重新初始化引脚。
其方法原型如下：
led.init(mode=-1, pull=-1,value=None)
此方法的参数描述如下：
表8.1.2 led.init方法的参数描述
返回值：None。
②：获取或设置管脚输出电平。
其方法原型如下：
led.value([x])
此方法的参数描述如下：
表8.1.3 led.value方法的参数描述
返回值：管脚电平。
③：设置管脚输出高电平。
其方法原型如下：
led.on()
返回值：无。
④：设置管脚输出低电平。
其方法原型如下：
led.off()
返回值：无。
除了上述方法之外，其余方法不能在ESP32芯片上使用。相关知识，请看MicroPython在线文档。在MicroPython中，系统延时需要用到time/utime模块。该模块下有三个sleep方法：
l time.sleep(seconds)：秒级的延时
l time.sleep_ms(ms)：毫秒的延时
l time.sleep_us(us)：微秒的延时
需要注意的是：调用这些方法之前，必须在前面导入time/utime模块，才能使用这些模块的方法。
8.2 硬件设计
1. 例程功能
本章实验功能简介： LED每过500ms一次交替闪烁，实现类似跑马灯的效果。
2. 硬件资源
1）LED灯
LED-IO1
3. 原理图
本章用到的硬件有 LED 灯。电路在开发板上已经连接好，所以在硬件上不需要动任何东西，直接下载代码就可以测试使用。其连接原理图如下图所示。
图8.2.1 LED与ESP32-S3模组连接原理图
从上图可知，若IO1输出低电平时，则LED亮起，反之，熄灭。
8.3 软件设计
8.3.1 程序流程图
程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图：
图8.3.1.1 程序流程图
8.3.2 程序解析
本书籍的代码都在main.py脚本下编写的，读者可在光盘资料下找到对应的源码。LED实验main.py源码如下：
from machine import Pin import time """ * @brief 程序入口 * @param 无 * @retval 无 """ if __name__ == '__main__': # 初始化LED并输出高电平 led = Pin(1,Pin.OUT,value = 1) while True: led.value(0) # 设置GPIO1输出低电平 time.sleep_ms(500) # 延时500ms led.value(1) # 设置GPIO1输出高电平 time.sleep_ms(500) # 延时500ms
在这个示例中，作者首先导入了machine特定库的Pin类和time两个库。然后，作者使用Pin()方法实例化了一个Pin对象，该对象与ESP32-S3物理引脚1相对应，并将其配置为输出模式且初始电平为高电平。
在while循环中，我们使用led.value()方法来翻转LED的状态。首先，我们将引脚设置为低电平，从而使LED亮起，然后等待0.5秒。接着，我们将引脚设置为高电平，从而使LED熄灭，并再次等待0.5秒。这个过程会不断重复，从而实现LED的闪烁效果。
注意：“if __name__ == '__main__':”是Python的一种常见模式，用于确保该代码块只在直接运行此脚本时执行，而不是在其他脚本中导入时执行。
在Thonny软件上，导入main.py文件至MicroPython设备中，有两种方法。第一种是在本地上存到MicroPython设备。另一种是新建文本，然后把正点原子提供的实验内容复制粘贴，并把新建文本命名为“main.py”保存至MicroPython设备。下面作者详细介绍这两种方法的使用流程。
第一种：本地上存
第一种方法很简单，只需把Thonny本地目录设置为正点原子例程目录，然后右键把01_led实验的main.py脚本上存到MicroPython设备当中，如下图所示。
图8.3.2.1 main.py脚本上存流程
上存完成后，按下键盘上的“F5”运行程序。
第二种：新建文本
在Thonny软件上，新建文档，然后复制上述的源代码到文档当中，如下图所示。
图8.3.2.2 新建文件
接着，按下“Ctrl+S”保存至MicroPython设备当中，并命名为main.py文件，如下图所示。
图8.3.2.3 命名为main.py，且保存至MicroPython设备当中
最后，按下“F5”运行代码。
8.4 下载验证
下载完之后，可以看到 LED以每次500ms闪烁。