数字IO

本章节介绍了掌控板的I/O引脚的数字输入输出使用方法。引脚是掌控板与连接到它的外部设备进行通信的方式。掌控板可以通过拓展板将IO引脚拓展并连接控制或读取其他元器件或模块。

注意：

除P2(只限数字输入)P3,P4,P10以外,其他引脚均可是使用数字输入、输出模式。有关更详细说明,请查看 :ref:`掌控板接口引脚说明<mPythonPindesc>` 。

数字输入

首先,从如何读取引脚的数字输入开始。以下使用掌控板内置的按键a,作为按键输入:

    from mpython import *           # 导入mpython模块

    p5=MPythonPin(5,PinMode.IN)     # 实例化MPythonPin,将按键a引脚(P5)设置为"PinMode.IN"模式

    while True:
        value=p5.read_digital()      # 读取P5引脚的数字输入
        oled.DispChar("Button_a:%d" %value,30,20)   # 将读取到值显示至oled上
        oled.show()                                  # 刷新
        oled.fill(0)                                 # 清屏

注意：

这时,你可以按下button a按键看下“按下”和“未按下”的读值。由于按键a电路做了上拉,所以“未按下”时输出为高电平, “按下”时输出为低电平。  

    from mpython import *
    p5=MPythonPin(5,PinMode.IN) 

使用前，请务必先将 mpython 模块导入，方可使用。

实例化引脚对象并设置模式。这里使用到 MPythonPin(pin, mode=PinMode.IN,pull=None) 类。
pin 是您要访问的引脚。如果未指定mode，则默认为 PinMode.IN 。如果未指定pull，则默认为 None 。

    p5.read_digital()

注解：

使用read_digital(),返回引脚的电平值。高电平(1),低电平(0)。

数字输出

以下是简单的驱动外部LED灯闪烁:

    from mpython import *           # 导入mpython模块

    p0=MPythonPin(0,PinMode.OUT)     # 实例化MPythonPin,将P0设置为"PinMode.OUT"模式

    while True:
        p0.write_digital(1)          # P0写高电平
        sleep(1)                     #  延时
        p0.write_digital(0)          # P0写高电平
        sleep(1)                     #  延时

注意：

材料、连接方式

上面需要使用到一块面包板、1个LED灯、mPython拓展板、杜邦线。LED灯的正极连接至掌控板的P0引脚,LED负极连接至掌控板的GND。  

    p0=MPythonPin(0,PinMode.OUT)  

注解：

``MPythonPin`` 实例化。``mode`` 设置为 ``PinMode.OUT`` 数字输出模式。   

对P0引脚写高低电平:

    p0.write_digital(1)
    p0.write_digital(0)

注解：

使用 ``write_digital(value)`` 方法对引脚写高低电平。其中 ``value`` 是电平值,“1”代表高电平,“0”代表低电平。   

外部中断

什么是中断呢？

在程序运行过程中，系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况，此时，CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。   
在出现需要时，CPU必须暂停现在的事情，处理别的事情，处理完了再回去执行暂停的事情。   

当输入引脚发生电平变化时触发硬件中断，触发器会执行中断处理函数。你可以定义回调函数来做中些断响应的工作。引脚中断使用和掌控板的a,b按键中断本质是一样的。

以下使用掌控板内置的按键a((P5引脚),作为输入中断,按下按键 A 时蜂鸣器发出声音:

    from mpython import *           # 导入mpython模块
    import music                    # 导入music模块
    p5=MPythonPin(5,PinMode.IN)     # 实例化MPythonPin,将P5设置为"PinMode.IN"模式

    def BuzzOn(_):                    # 定义中断的回调函数  
        music.play(music.BA_DING,wait=False)

    p5.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING,handler=BuzzOn)            # 设置P5引脚中断的回调函数

提示：

效果和时用 ``button_a.irq()`` 按键中断时一样的,button_a的中断也是使用到 ``Pin.irq`` 的方法。  

我们首先实例化MPythonPin,将P5引脚配置为 PinMode.IN :

    p5=MPythonPin(5,PinMode.IN) 

定义回调函数:

    def BuzzOn(_):                  
        music.play(music.BA_DING,wait=False)

注解：

回调函数，必须包含一个参数,否则无法使用, 上面 BuzzOn() 定义回调函数,参数为 _,你可以任意定义该参数。

最后我们需要告诉引脚何时触发，以及在检测到事件时调用的函数::

    p5.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING,handler=BuzzOn)

注解：

我们将P5设置为仅在下降沿触发  ``Pin.IRQ_FALLING`` （当它从高电平变为低电平时）。设置回调函数
handler="你定义中断处理的回调函数"。更详细的触发方式，请查阅 :ref:`MPythonPin.irq <MPythonPin.irq>` 。   

模拟IO

本章节介绍掌控板引脚的模拟输入输出的使用方法。引脚是您的电路板与连接到它的外部设备进行通信的方式。掌控板可以通过拓展板将IO引脚拓展并连接控制或读取其他元器件或模块。

注意：

你可以查阅 :ref:`掌控板接口引脚说明<mPythonPindesc>` ,了解可供使用的模拟引脚 。

模拟输入

掌控板可供使用的模拟输入引脚有 P0、P1、P2、P3、P4、P10,其中P4,P10分别被掌控板的光线和麦克风传感器使用。

什么是模拟输入呢？

模拟输入是将模拟信号转换为数字信号，简称ADC。   

以下是使用P0引脚读取模拟输入:

    from mpython import *           # 导入mpython模块

    p0=MPythonPin(0,PinMode.ANALOG)     # 实例化MPythonPin,将P0设置为"PinMode.ANALOG"模式
    while True:
        value=p0.read_analog()          # 读取P0引脚模拟量
        oled.DispChar("analog:%d" %value,30,20)
        oled.show()
        oled.fill(0)

    from mpython import *
    p0=MPythonPin(0,PinMode.ANALOG)

注解:

``MPythonPin`` 实例化。``mode`` 设置为 ``PinMode.ANALOG`` 模拟输入模式。

读模拟输入:

    p0.read_analog()

注解:

因为adc采样数据宽度为12bit，所以满量程为4095。

EXT鳄鱼夹

接下来，你可以通过鳄鱼夹线将阻性元件(如光敏、热敏电阻)接到掌控板的 EXT 和 GND 焊盘 ,测量传感器的输入值变化……

EXT连接是掌控板的P3引脚:

    from mpython import *           # 导入mpython模块

        p3=MPythonPin(3,PinMode.ANALOG)     # 实例化MPythonPin,将P3设置为"PinMode.ANALOG"模式
        while True:
            value=p3.read_analog()          # 读取EXT(P3)引脚模拟量
            oled.DispChar("analog:%d" %value,30,20)
            oled.show()
            oled.fill(0)

模拟输出模拟输出

什么是模拟输出呢？

电路板的引脚不能像音频放大器那样输出模拟信号 - 通过调制引脚上的电压。这些引脚只能使能全3.3V输出，或者将其下拉至0V。   
然而，仍然可以通过非常快速地接通和断开该电压来控制LED的亮度或电动机的速度，并控制它的开启时间和关闭时间。   
这种技术称为脉冲宽度调制（PWM），这就是 ``write_analog`` 的方法。   

输出某电压的PWM信号:

    from mpython import *           # 导入mpython模块

    p0=MPythonPin(0,PinMode.PWM)     # 实例化MPythonPin,将P0设置为"PinMode.PWM"模式

    voltage=2.0                      # 电压2V
    p0.write_analog(int(voltage/3.3*1023))    #计算对应电压PWM的占空比    

注解:

* ``write_analog(value)`` 中的 ``value`` 为PWM信号的占空比。
* 由于IO引脚电压为3.3V，我们需要输出电压为2V。因此，映射值是2/3*1023。
* 由于计算出来的为浮点型数，我们还需要使用 ``int()`` 转成整型。

您可以在上面看到三种不同PWM信号的图表。它们都具有相同的周期（因此具有频率），但它们具有不同的占空比。

• 第一个产生的是 write_analog(511) ，因为它具有恰好50％的占空比 - 功率在一半的时间内，而在一半的时间内。结果是该信号的总能量是相同的，就好像它是1.65V而不是3.3V。

• 第二个信号具有25％的占空比，可以用 write_analog(255) 。它具有类似的效果，就好像在该引脚上输出0.825V一样。

• 第三个信号具有75％的占空比，并且可以生成 write_analog(767)。它的能量是第二个信号的三倍，相当于在第二个引脚输出2.475V。