ESP32 开发笔记： GPIO 参考指南

前言

前几天发了个关于esp32引脚定位的图，想了想再发篇文章说明每个管脚具体的用处和限制

正文

ESP32 芯片有48个引脚，具有多种功能，并不是所有的 ESP32 开发板的管脚都暴露在外，有些管脚不能使用。下图显示了典型 ESP-WROOM-32 模块的引脚排列。它由 38 针组成（每个长边 14 针，底部短边 10 针）。通过图片可知，除开3.3V和3个GND， ESP-WROOM-32 模块有34个可编程GPIO端口。

ESP32每个 GPIO 消耗的绝对最大电流为 40mA。ESP32 还具有内置霍尔效应传感器，可检测周围磁场的变化。

关于如何使用 ESP32 GPIO 有很多问题。你应该使用什么引脚？您应该避免在项目中使用哪些引脚？这篇文章旨在成为一份简单易懂的 ESP32 GPIO 参考指南。

以下是几种不同版本的开发板引脚，可以参考一下

设计厂商不同，开发板的管脚也不相同

外设（Peripherals）

ESP32 DEVKIT V1 DOIT 板具有 36个管脚，但管脚位置可能因制造商而异，38个管脚的开发板是在 EN 和 GPIO23 的上面各多1个3v3 和1个 GND引脚，管脚位置可能因制造商而异。

18 个 12 位 ADC 通道
2 个 8 位 DAC 通道
16 个 PWM 通道
3 个 UART 接口
3 个 SPI 接口
2 个 I2C 接口
2 个 I2S 接口
10 个 电容式触摸感应 GPIO
16 个 RTC GPIO

ADC 和 DAC 引脚是出厂预定义的 ，您必须使用制造商指定的引脚。但其他功能如 PWM、SPI、UART、I2C 等可以通过程序分配给任何 GPIO 引脚。

GPIO接口

ESP32 芯片有34个可编程的GPIO引脚，每个引脚执行多个功能，也就是IO口复用，设置IO口功能的时候只有一个功能会被激活。可以在程序中将引脚配置为 GPIO 、 ADC 、UART等等。

此外，还有一些具有特定功能的引脚，使其适合或不适合特定项目。下表显示了哪些引脚最适合用作输入、输出以及需要谨慎使用的引脚。

以绿色突出显示的引脚可以使用。黄色突出显示的可以使用，但您需要注意，因为它们可能主要在启动时出现意外行为。 ~~不建议将红色突出显示的引脚用作输入或输出。~~

仅输入GPIO (Input only pins）

GPIO 34 到 39 是 GPIO——仅输入引脚。这些引脚没有内部上拉或下拉电阻。它们不能用作输出，因此只能将这些引脚用作输入：

GPIO 34
GPIO 35
GPIO 36
GPIO 39

电容式触摸 GPIO

ESP32 有 10 个内部电容式触摸传感器。这些可以感知任何带有电荷的东西的变化，比如人类皮肤。因此，他们可以检测用手指触摸 GPIO 时引起的变化。这些引脚可以很容易地集成到电容垫中并取代机械按钮。电容式触摸引脚也可用于将 ESP32 从深度睡眠中唤醒。

这些内部触摸传感器连接到这些 GPIO：

T0 (GPIO 4)
T1 (GPIO 0)
T2 (GPIO 2)
T3 (GPIO 15)
T4 (GPIO 13)
T5 (GPIO 12)
T6 (GPIO 14)
T7 (GPIO 27)
T8 (GPIO 33)
T9 (GPIO 32)

了解如何在 Arduino IDE 中使用触控引脚： ESP32 Touch Pins with Arduino IDE

模数转换器 (ADC)

ESP32 有 18 个 12 位 ADC 输入通道（而ESP8266 只有 1 个 10 位 ADC）。这些是可用作 ADC 和相应通道的 GPIO：

ADC1_CH0 (GPIO 36)
ADC1_CH1 (GPIO 37)
ADC1_CH2 (GPIO 38)
ADC1_CH3 (GPIO 39)
ADC1_CH4 (GPIO 32)
ADC1_CH5 (GPIO 33)
ADC1_CH6 (GPIO 34)
ADC1_CH7 (GPIO 35)
ADC2_CH0 (GPIO 4)
ADC2_CH1 (GPIO 0)
ADC2_CH2 (GPIO 2)
ADC2_CH3 (GPIO 15)
ADC2_CH4 (GPIO 13)
ADC2_CH5 (GPIO 12)
ADC2_CH6 (GPIO 14)
ADC2_CH7 (GPIO 27)
ADC2_CH8 (GPIO 25)
ADC2_CH9 (GPIO 26)

ADC 输入通道具有 12 位分辨率。这意味着您可以获得 0 到 4095 范围内的模拟读数，其中 0 对应 0V，4095 到 3.3V。您还可以在代码和 ADC 范围上设置通道的分辨率。

ESP32 ADC 引脚没有线性行为。您可能无法区分 0 和 0.1V，或 3.2 和 3.3V。使用 ADC 引脚时需要牢记这一点。

ESP32 上有 2 个 8 位 DAC 通道，用于将数字信号转换为模拟电压信号输出。这些是 DAC 通道：

DAC1 (GPIO25)
DAC2 (GPIO26)

脉宽调制 ( PWM)

ESP32 LED PWM 控制器有 16 个独立通道，可配置为生成具有不同属性的 PWM 信号。所有可以作为输出的引脚都可以用作 PWM 引脚。

注意：所有GPIO端口中，GPIO 34 到 39 不能生成 PWM）。

要设置 PWM 信号，您需要在代码中定义这些参数：

信号频率；
占空比;
脉宽调制通道；
要输出信号的 GPIO。

实时时钟 (RTC)

ESP32 支持 RTC GPIO。当 ESP32 处于深度睡眠状态时，可以使用路由到 RTC 低功耗子系统的 GPIO。当超低功耗 (ULP) 协处理器运行时，这些 RTC GPIO 可用于将 ESP32 从深度睡眠中唤醒。以下 GPIO 可用作外部唤醒源。

RTC_GPIO0 (GPIO36)
RTC_GPIO3 (GPIO39)
RTC_GPIO4 (GPIO34)
RTC_GPIO5 (GPIO35)
RTC_GPIO6 (GPIO25)
RTC_GPIO7 (GPIO26)
RTC_GPIO8 (GPIO33)
RTC_GPIO9 (GPIO32)
RTC_GPIO10 (GPIO4)
RTC_GPIO11 (GPIO0)
RTC_GPIO12 (GPIO2)
RTC_GPIO13 (GPIO15)
RTC_GPIO14 (GPIO13)
RTC_GPIO15 (GPIO12)
RTC_GPIO16 (GPIO14)
RTC_GPIO17 (GPIO27)

UART

ESP32 有3个 UART ，UART1用作板载USB转串口程序一键下载， ESP32 DEVKIT V1 DOIT 板上UART0和UART2的引脚为：

UART	GPIO
UART0_TX	GPIO1
UART0_RX	GPIO3
UART2_TX	GPIO17
UART2_RX	GPIO16

I2C

ESP32 有2个 I2C 通道，任何引脚都可以设置为 SDA 或 SCL。在 Arduino IDE 中使用 ESP32 时，默认的 I2C 引脚为：

GPIO 21 (SDA)
GPIO 22 (SCL)

SPI

默认情况下，SPI 的引脚映射为：

中断(INT)

所有 GPIO 都可以配置为中断。

使能 (EN)

Enable (EN) 是 3.3V 稳压器的使能引脚。它被上拉，所以接地以禁用 3.3V 稳压器。例如，这意味着您可以使用此引脚连接到按钮来重新启动 ESP32。

集成闪存(SPI flash)

GPIO 6 到 GPIO 1 暴露在一些 ESP32 开发板上。但是，这些引脚连接到 ESP-WROOM-32 芯片上的集成 SPI 闪存，不推荐用于其他用途。所以，不要在你的项目中使用这些引脚：

GPIO 6 (SCK/CLK)
GPIO 7 (SDO/SD0)
GPIO 8 (SDI/SD1)
GPIO 9 (SHD/SD2)
GPIO 10 (SWP/SD3)
GPIO 11 (CSC/CMD)

Strapping Pins

ESP32 芯片有以下捆扎引脚：

GPIO 0
GPIO 2
GPIO 4
GPIO 5（启动时必须为高电平）
GPIO 12（启动期间必须为低电平）
GPIO 15（启动时必须为高电平）

这些用于将 ESP32 置于引导加载程序或闪烁模式。在大多数带有内置 USB/Serial 的开发板上，您无需担心这些引脚的状态。该板将引脚置于正确的状态以进行闪烁或启动模式。

但是，如果您将外围设备连接到这些引脚，您可能无法尝试上传新代码、使用新固件刷新 ESP32 或重置电路板。如果您有一些外围设备连接到捆绑引脚，并且在上传代码或刷新 ESP32 时遇到问题，可能是因为这些外围设备阻止了 ESP32 进入正确模式。重置、闪烁或启动后，这些引脚按预期工作。

Pins HIGH at Boot

一些 GPIO 在启动或复位时将其状态更改为 HIGH 或输出 PWM 信号。这意味着如果您有连接到这些 GPIO 的输出，您可能会在 ESP32 重置或启动时得到意外结果。

GPIO 1
GPIO 3
GPIO 5
GPIO 6 至 GPIO 11 (连接到 ESP32 集成 SPI 闪存 - 不推荐使用).
GPIO 14
GPIO 15

参考资料

ESP32 入门笔记02： GPIO 参考指南