簡 介： 本文給出了 MicroPython內核開發筆記：書內嵌入實驗任務 中的關於單片機端口軟件用例部分內容。
關鍵詞：輸入輸出，MicroPython，Pin，MM32F3277
軟件用例： PIN模塊提供的基本端口輸入輸出功能。
這部分書稿內容包括有：
- 輸出實驗：
- 輸入實驗：
- 書稿內位置：
利用模塊 Pin 可以將單片機的 IO 端口配置成輸入、輸出、附加功能等模式。基本使用語法為：
led = Pin('PB2', mode=Pin.OUT_PUSHPULL)
上面語句將單片機 PB2 管腳配置成推挽輸出管腳，並定義為變量 led 。其中 Pin 的第一個參數為單片機管腳命名字符串，第二個參數為管腳模式。可以使用的管腳輸出模式包括：
【表1-1 管腳模式一欄表格】設置輸出管腳高低電平有以下幾種方法，以 led 端口為例。
讀取端口邏輯電平的方法有以下幾種，以 led 端口為例。
key = Pin("PC1", Pin.IN_PULLUP)
print(key.value())
print(key())
單片機的 IO 端口驅動外部 LED 有兩種模式：
在下面實驗中使用的是輸出電流驅動模式完成對外部LED驅動。
▲ 圖1.1.1 單片機驅動LED兩種模式左：輸出電流驅動模式；右：輸入電流驅動模式利用 Pin 控制單片機管腳高低電平，驅動外部 LED 閃爍。實驗硬件平台是簡易實驗板，其中 PB2 連接外部 LED。 高電平點亮，低電平熄滅。
實驗軟件代碼如下：
from machine import Pin
def delay(loop=10000):
for _ in range(loop):
pass
led = Pin('PB2', mode=Pin.OUT_PUSHPULL)
print('Test LED.')
while True:
led(1)
delay(50000)
led(0)
delay(50000)
軟件中，首先將 PB2 定義成 輸出管腳，模式為推挽輸出。當它為高電平時，可以輸出電流點亮LED。 管腳輸出包括兩種模式：
采用輸出電流驅動LED，只能選擇 PUSHPULL模式；采用輸入電流驅動LED，則上述兩種模式都是可以使用的。
請注意，在這個軟件例子中，編寫了 delay 實現軟件延時。在本書後面，將會介紹內部定時器模塊 time，將來 delay 子程序可以使用 time 模塊中的 sleep 相關函數替代。
▲ 圖1.1.2 LED閃爍運行情況這個實驗的目的是展示單片機輸出管腳配置成兩種不同的輸出模式（推挽模式和漏極開路模式）的區別。單片機輸出管腳為低電平時，兩種模式都可以從外部吸收電流；單片機輸出管腳為高電平是，推挽模式可以輸出電流，但漏極開路模式則相當於高阻狀態。
在特殊情況下，需要單片機 一個 IO 口可以同時獨立控制兩個 LED 的狀態。下面實驗就是利用 LED 的單向導電特性以及導通電壓阈值特性來實現單個 IO 口獨立控制兩個 LED 狀態。實驗電路原理圖如下：
▲ 圖1.1.3 單個IO口控制兩個LED實驗電路電路中采用的兩個 LED 是白色或者藍色LED，它們點亮電壓都超過2.5V，所以單片機電壓 VCC=3.3V 不足以直接驅動兩個串聯的 LED 。當單片機輸出為高阻時，兩個 LED db 熄滅；當單片機管腳輸出為低電平時，LED1點亮；當單片機管腳輸出為高電平是，LED2點亮；當單片機管腳以較高頻率交替輸出高、低電平時，LED1、LED2 將會同時被點亮。
from machine import Pin
import time
led = Pin("PC0", mode=Pin.OUT_OPENDRAIN)
led(1)
ledstatus = 0
def ledout(status):
global led
if status == 0:
led = Pin("PC0", mode=Pin.OUT_OPENDRAIN)
led(1)
else:
led = Pin("PC0", mode=Pin.OUT_PUSHPULL)
if status == 1:
led(1)
elif status == 2:
led(0)
else:
led(1-led())
print("Test two LEDs.")
count = 0
while True:
ledout(ledstatus)
count += 1
if count >= 200:
count = 0
ledstatus += 1
if ledstatus >= 4: ledstatus = 0
time.sleep_ms(5)
在上述程序中，主循環程序使用了 time.sleep_ms 函數進行延遲，每隔 5ms 通過函數 ledout 改動 LED 控制端口 led 的設置和狀態。 在 ledout 函數中， 根據輸入 status 取值 0,1,2,3， 分別設置 led 為 高阻輸出、高電平、低電平以及狀態切換。
主循環內，每隔 1 秒鐘對 led 狀態在 0、1、2、3 之間進行切換，對於外部的兩個 LED 則分別處在 全滅、LED1 亮、LED2 亮、全點亮。
▲ 圖1.1.4 單個IO口控制兩個LED分別點亮選取單片機 PC1 設置為按鍵輸入端口，使用其狀態控制 LED 的點亮。
▲ 圖1.2.1 利用輸入端口控制LED狀態實驗代碼如下：
from machine import Pin
led = Pin("PC0", Pin.OUT_PUSHPULL)
key = Pin("PC1", Pin.IN_PULLUP)
while True:
led(key())
直接使用輸入端口 key() 獲得輸入端口狀態， 將其取值改變 led 輸出的電平。由於輸入端口通過按鍵接地線，所以在初始化 key 的時候，使用的是帶有上拉電阻的輸入模式。
▲ 圖1.2.2 通過按鍵改變LED的狀態單片機 MM32F3277 管腳作為 IO 輸入端口，輸入特性相當於一個比較器，比較器阈值為工作電壓的一半（3.3/2 = 1.65V）。當輸入電壓大於阈值時，輸入邏輯電平為1，當輸入電壓小於阈值時，輸入邏輯為 0 。
使用可編程數字直流電壓施加在單片機輸入端口 PC1， 仍舊運行上面按鍵程序，將 PC1 輸入邏輯電平通過 PC0 輸出。測量輸入端口電壓特性電路圖如下圖所示。
▲ 圖1.2.3 測試輸入端口電壓特性使用萬用表測量輸入電壓與輸出電平之間的關系，如下圖所示。 可以看到當輸入端口電壓大於1.65V時，輸出為高電平；小於1.65V時，輸出為低電平。
▲ 圖1.2.4 輸入電壓IN與輸出電壓在本章實驗中安排輸入端口特性，是為在下一章 utime 實驗中，使用 Pin 的輸入特性來測量一些物理量做准備。
本文給出了 MicroPython內核開發筆記：書內嵌入實驗任務 中的關於單片機端口軟件用例部分內容。
現在這個版本， 無法允許直接通過 Pin.mode 對 Pin的屬性進行修改。 比如：
led = Pin("PC0", mode=Pin.OUT_OPENDRAIN)
使用 led.mode = Pin.OUT_OPENDRAIN 則是非法的。
建議增加通過 led.mode 直接修改，可以提高程序的執行效率。
■ 相關文獻鏈接:
● 相關圖表鏈接:
