GPIO口使用方法汇总2-燚智能硬件开发周教授
上一篇讲到了GPIO的简单用法。
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。
用作I2C接口
GPIO用作I2C数据总线
图：I2C时序图
I2C是智能硬件电路上最常用的数据传输总线，只需要2根线，就能够挂载多个从设备，能够双向传输，最大速度可达400Kbps，非常适合传输控制指令和小量数据。
平时大家用的G-sensor传感器、光距离传感器、电容触摸屏、LED灯控制器、摄像头的控制命令等，几乎都是I2C接口的。
GPIO口用作I2C，算是GPIO传数据的最常用的方式。如果芯片内部自带I2C控制器，可以直接配置GPIO切换到硬件I2C上。例如单片机几乎都可以这么做。
如果芯片内部的I2C接口不够用，还可以通过软件控制GPIO口拉高拉低来模拟I2C的波形和时序，照样可以当作I2C使用。
同样的模拟数据线的做法，还可以用GPIO来模拟SPI。只要是带时钟的低速同步数据线，都可以用GPIO口来模拟。
但是GPIO口不能用来模拟UART串口。因为UART没有时钟线，需要非常精准的按照约定的时间间隔输出波形，软件定时器不准，硬件定时器占用系统资源多，所以很难实现。
PWM输出
图：GPIO输出PWM波控制蜂鸣片
图;不同占空比的PWM波形
GPIO口输出PWM波，跟当作I2C使用的性质上是一样的。控制GPIO口 定时拉高拉低，就可以输出PWM波形。
如上图，就是通过PWM来控制外部升压电路，驱动蜂鸣片发出声音的。
PWM还可以用于控制LED灯的调光，改变PWM输出的占空比，调节灯光亮度。
ADC采样
图：GPIO用作ADC采样，采集电池电压
图：电池分压后给ADC采样
ADC,Analog-to-Digital Converter，把模拟信号转换成数字信号。
ADC的应用范围很广，麦克风音频数据的采样、电压电流信号的采样、模拟传感器输出的数据的量化等。
受限于精度、量程、采样速度等，GPIO的ADC一般不做太复杂的应用，大部分时候只做电压采集。
如上图，把GPIO口配置成为ADC模式，采集电池电压，用于做电池电量显示。这个做法只适合做简单的电池电压显示，如果要做类似智能手机的百分之一精度的电池电量管理，还需要外加更高精度的ADC和电池补偿算法。
GPIO做ADC，最常遇到的问题是：
一，不是所有的GPIO口可以做ADC使用，一定要看清楚规格书！
二，ADC有电压域限制的，3V供电的ADC测量不到超过3V的电压。例如上面第一张图，MCU用3V电池供电，此时GPIO/ADC的供电电压是3V，最大量程也是3V，可以测量到电池电压。而第二张图锂离子电池电压是4.2V，MCU供电是3V，GPIO/ADC工作电压也是3V，就量不到这么高的电压了。超出量程测量出来的都是一样的。因此利用电阻分压，把4.2V的电池电压折半降低到2.1V，给3V量程的ADC使用。
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