1 背景介紹

GPIO（General Purpose Input/Output） ——通用輸入輸出口，就是能由軟件自由控制輸入（接收外界信號）或輸出（發出電平信號）的引腳。

ESP32 最核心的功能之一，能被用來控制、連接、讀取各種外設，比如按鍵、LED、傳感器、繼電器、屏幕等。

ESP32 有多達 39 個 GPIO 引腳，編號為 GPIO0 ~ GPIO39，不過并不是每一個都可以任意使用。

1.1 基本特性

1.2 不建議使用GPIO口

1.3 常用設置

1.3 IO Matrix（IOMUX）

ESP32每個引腳都可以通過IO Matrix（IOMUX）將其映射為某種外設功能，比如 UART、PWM、SPI等。這意味著你可以自由地分配功能到引腳，非常靈活！你可以把 I2C 的 SDA/SCL 分別映射到 GPIO21 和 GPIO22，也可以換成 GPIO18 和 GPIO19，只要代碼里配置對應即可。

1.4 總結

ESP32 的 GPIO 功能非常強大、靈活。

要注意某些 GPIO 的啟動限制或輸入輸出限制。

使用前建議查 ESP32 的 datasheet 或 IO 使用圖。

可以結合中斷、PWM、ADC、DAC、外設等，組成豐富的控制/采集系

2 案例展示

ESP-IDF里操作 GPIO，一般按這幾個步驟：

1. 配置 GPIO（方向/上拉/下拉/中斷觸發條件）

2. 讀輸入 / 寫輸出

3. （可選）注冊中斷回調

2.1 輸出模式-控制led燈

#include "driver/gpio.h"#define LED_GPIO_PIN 2  // GPIO2接LEDvoid app_main(void)
{gpio_reset_pin(LED_GPIO_PIN);gpio_set_direction(LED_GPIO_PIN, GPIO_MODE_OUTPUT);while (1) {gpio_set_level(LED_GPIO_PIN, 1); // 點亮LEDvTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));gpio_set_level(LED_GPIO_PIN, 0); // 熄滅LEDvTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));}
}

2.2 讀入按鍵

#include "driver/gpio.h"#define BUTTON_GPIO_PIN 0  // GPIO0接按鈕void app_main(void)
{gpio_reset_pin(BUTTON_GPIO_PIN);gpio_set_direction(BUTTON_GPIO_PIN, GPIO_MODE_INPUT);gpio_pullup_en(BUTTON_GPIO_PIN); // 開啟上拉，避免懸空抖動while (1) {int button_level = gpio_get_level(BUTTON_GPIO_PIN);if (button_level == 0) {printf("Button Pressed!\n");}vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));}
}

3 總結

正常開發推薦使用 GPIO 2, 4, 5, 18, 19, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 32, 33 這些口，比較安全

4 中斷

4.1 工作模式

ESP32支持在GPIO上檢測：

1. 上升沿觸發（低 → 高）

2. 下降沿觸發（高 → 低）

3. 任意電平觸發（高電平/低電平）

4. 雙邊沿觸發（上升+下降）

? 觸發時，會調用一個中斷回調函數（ISR Handler），可以馬上做反應，比如讀取按鍵狀態！

4.2 設置流程

4.3 案例

用 GPIO0 按鈕觸發中斷，點亮/熄滅LED（GPIO2）

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_log.h"#define BUTTON_GPIO GPIO_NUM_0
#define LED_GPIO    GPIO_NUM_2static const char *TAG = "GPIO_ISR";volatile int led_state = 0; // 注意 volatile，ISR中會修改！// 中斷回調函數（一定要短小！）
static void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void* arg)
{led_state = !led_state; // 翻轉LED狀態gpio_set_level(LED_GPIO, led_state);
}void app_main(void)
{// 配置LED引腳gpio_reset_pin(LED_GPIO);gpio_set_direction(LED_GPIO, GPIO_MODE_OUTPUT);// 配置按鈕引腳gpio_reset_pin(BUTTON_GPIO);gpio_set_direction(BUTTON_GPIO, GPIO_MODE_INPUT);gpio_pullup_en(BUTTON_GPIO); // 開啟上拉，避免懸空gpio_set_intr_type(BUTTON_GPIO, GPIO_INTR_NEGEDGE); // 配置下降沿中斷（按下）// 安裝中斷服務gpio_install_isr_service(0); // 參數是flag，一般填0gpio_isr_handler_add(BUTTON_GPIO, gpio_isr_handler, NULL); // 綁定回調函數ESP_LOGI(TAG, "Setup complete, waiting for button interrupt...");// 主循環啥也不用做while (1) {vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));}
}

4.4 總結

按鍵中斷常用下降沿(NEGEDGE)。

中斷回調要短小、快速，不能長時間占用CPU。

可以通過信號量或消息隊列，把中斷事件傳給主任務中慢慢處理