GPIO 基础与数字信号采集
这一章我们聊聊最基础、也最常用的东西——GPIO。说白了，就是芯片的那些引脚怎么用。我见过不少新手，上来就写代码，结果板子烧了还不知道怎么回事。嗯，咱们从根上捋一遍。
GPIO 模式配置：输入与输出
ESP32 的 GPIO 引脚，可以配置成输入，也可以配置成输出。但有个坑——不是所有引脚都能随便用。比如 GPIO6~GPIO11 被内部 Flash 占着，你碰都不能碰。
| 模式 | 方向 | 典型应用 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| GPIO_MODE_OUTPUT | 输出 | 控制 LED、继电器 | 注意驱动电流，别超过 12mA |
| GPIO_MODE_INPUT | 输入 | 读取按键、传感器信号 | 浮空引脚容易误触发 |
| GPIO_MODE_INPUT_OUTPUT | 双向 | I2C 数据线、单总线 | 开漏模式需要外部上拉 |
我个人习惯，配置引脚时一定先看 ESP32 的数据手册。有一次我图省事，直接用了 GPIO2 做输入，结果发现它默认接了板载 LED，电平一直拉高，读到的数据全是 1。折腾了半天才反应过来。
按键消抖：硬件与软件方案
按键按下那一下，你以为是一次干净的电平变化？其实不是。机械触点在闭合的瞬间会弹跳好几次，时间大概 5~20ms。如果不处理，一次按键可能被识别成十几次。
我最早做项目时，直接用 while 循环延时消抖。后来发现，延时期间 CPU 啥也干不了，太浪费了。现在我的做法是——状态机 + 定时器。
硬件消抖
加一个 RC 低通滤波器，电容 0.1μF，电阻 10kΩ。简单粗暴，但有效。不过会增加 BOM 成本，板子空间也占地方。
软件消抖
这是主流做法。核心思路：检测到电平变化后，等 20ms 再读一次，确认电平没变才算有效。
// 简易消抖函数
int debounce_read(gpio_num_t pin) {
if (gpio_get_level(pin) == 0) {
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(20)); // 等 20ms
if (gpio_get_level(pin) == 0) {
return 0; // 确认按下
}
}
return 1; // 未按下或抖动
}人体红外传感器（PIR）数据读取
人体红外传感器，也叫 PIR 传感器。它检测的是人体发出的红外辐射变化。有人走过时，热释电元件会输出一个脉冲信号。
常用的型号是 HC-SR501。它有三个引脚：VCC、GND、OUT。输出是数字信号——有人就高电平，没人就低电平。
接线方式
- VCC → 3.3V（注意不是 5V，ESP32 的 GPIO 耐受 3.3V）
- GND → GND
- OUT → GPIO4（随便选，避开受限引脚就行）
读取逻辑
PIR 输出是数字信号，直接用 GPIO 读就行。但有个细节——传感器上电后有 30~60 秒的稳定期，期间输出不稳定。代码里要加一个初始化延时。
#include "driver/gpio.h"
#define PIR_PIN GPIO_NUM_4
void pir_init() {
gpio_set_direction(PIR_PIN, GPIO_MODE_INPUT);
gpio_set_pull_mode(PIR_PIN, GPIO_PULLDOWN_ONLY);
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(60000)); // 等传感器稳定
}
int pir_read() {
return gpio_get_level(PIR_PIN); // 1: 有人, 0: 无人
}你想想看，如果没加这个 60 秒延时，上电后立刻读数据，大概率读到乱跳的电平。很多新手在这里踩坑，以为传感器坏了。
知识结构总览
下面这张图，把 GPIO 配置、按键消抖、PIR 读取串在了一起。你可以把它当作本章的思维导图。
实战建议
如果你刚开始学，我建议你从按键消抖入手。找一块面包板，接一个按键，用示波器看看按下时的波形。亲眼看到那个抖动，比看十遍理论都管用。
PIR 传感器这块，调试时注意环境温度。夏天室温高，人体和环境的温差小，传感器灵敏度会下降。我有个项目在海南测试，大中午的 PIR 死活不触发，后来发现是温差不够。解决办法是调高 HC-SR501 背面的灵敏度旋钮。
好了，这一章的内容就这些。GPIO 看似简单，但它是所有外设交互的基础。把这里搞扎实了，后面学 I2C、SPI 会轻松很多。