通過GR-SAKURA來體驗活用了GPIO的程序！

　　本期我們將通過“按下開關(guān)時LED會發(fā)光”這個程序來學(xué)習(xí)GPIO的運行。我們將利用GR-SAKURA專用的程序庫進行編程。（櫻花程序庫的“數(shù)字I/O”）（僅英文版）

　　在櫻花程序庫（SAKURA Library）的“數(shù)字I/O”中，電路板上的I/O專用引腳究竟是用作輸入還是用作輸出最初由pinMode（引腳號、模式）函數(shù)來指定。一旦指定后，只要引腳的用法沒發(fā)生變化就無需執(zhí)行pinMode函數(shù)。

　　用作輸入時，通過digitalRead函數(shù)來指定引腳號，結(jié)果將被作為HIGH電平或LOW電平信號被返送回。用作輸出時通過digitalWrite函數(shù)來指定引腳號。值還是HIGH電平或LOW電平，HIGH電平相當(dāng)于1，LOW電平相當(dāng)于0，所以也可將之記述為0或1。

　　由于這次使用的是GR-SAKURA電路板上的開關(guān)和LED，所以即使不知道與其相連的引腳號和端口號，如為開關(guān)，只需在程序中寫入“PIN_SW”，如為LED，只需在程序中寫入“PIN_LED0”?“PIN_LED3”，櫻花程序庫（SAKURA Library）就會進行處理。

　　圖3所示的是使用GPIO時，通過LED的閃爍來反映開關(guān)的值的程序例。首先通過pinMode函數(shù)來指定與開關(guān)相連的引腳作為輸入引腳，將與LED連接的引腳作為輸出引腳（①）。只需在開始時定義一次就夠了，之后將在setup函數(shù)中進行處理。

　　接下來，“只要按下開關(guān)LED就點亮，不按開關(guān)LED就熄滅”的部分在loop函數(shù)中進行處理。開關(guān)是否被按下要根據(jù)digitalRead（PIN_SW）返回的值來判斷。所以GR-SAKURA的開關(guān)在什么都不做（松開）的狀態(tài)下為HIGH電平（通過上拉電阻連接電源），被按下時為LOW電平（連接GND）。

　　如果digitalRead（PIN_SW）返回的值為LOW電平時＝開關(guān)被按下（②）、LED將被點亮。D1的LED為digitalWrite（PIN_LED0， HIGH）時將被點亮（③）。

　　如果判斷為開關(guān)沒被按下時，當(dāng)是digitalWrite（PIN_LED0， LOW）時（④），GPIO的輸出為LOW電平，LED熄滅。

　　圖3：程序例

　　請試著使用GR-SAKURA的Web編譯器來執(zhí)行圖4所示的程序。Web編譯器的使用方法請參考嵌入系統(tǒng)入門系列的“第一次挑戰(zhàn)制作！

　　程序的提示 通過“振蕩”來防止誤操作

　　開關(guān)是用來接通（開關(guān)有時顯示為“關(guān)”）和切斷（開關(guān)有時顯示為“開”）電路的，即開和關(guān)。在開關(guān)等裝置機械地進行開和關(guān)的操作時，任何一種狀態(tài)都不可能在一瞬間完成。裝置會發(fā)生非常快速的振動，并非常精細地在開和關(guān)之間反復(fù)動作后才會轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臓顟B(tài)。這種現(xiàn)象被稱為“振蕩”。為了讓大家更容易理解“振蕩”的現(xiàn)象，我們制作了一個簡單易懂的體驗程序（圖4）。請大家也試著體驗一下吧。

　　圖4：振蕩體驗程序

　　試著通過控制開關(guān)反復(fù)點亮、熄滅LED來執(zhí)行所期望的動作，怎么樣？是不是有時如你所愿，有時又適得其反？產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是因為振蕩。如果將振動過程中的狀態(tài)作為開關(guān)的信號讀取出來，將得不到正確的結(jié)果。因此，需用防振蕩程序來解決。

　　在圖3的程序中，檢測到開關(guān)最初被按下后先停止50微妙（0.05秒）后再進行處理（圖3中的⑤）。如果不停止，在檢測到開關(guān)被按下時雖然LED也會亮燈，但接下來確認(rèn)開關(guān)的狀態(tài)時，由于振蕩的原因，有可能會認(rèn)為是“開關(guān)處于松開的狀態(tài)”（因為輸入暫時還沒返回到HIGH）而導(dǎo)致LED熄滅。因此，如上所述，我們通過在開關(guān)的狀態(tài)穩(wěn)定之前停止處理（50微妙）的方式來解決這個問題。
　　

　　我們一起學(xué)習(xí)了GPIO的結(jié)構(gòu)和使用方法。如果將程序中的PIN_LED0的部分換成別的LED號（僅在選0?3時有效），將可以變換閃爍的LED。另外，如果改寫判斷部分的程序，也可以進行諸如“按兩次則LED亮燈，接下來再按1次時熄滅”等復(fù)雜的處理。這次的體驗程序只使用了GR-SAKURA上的輸入/輸出設(shè)備，但也可將帶有數(shù)字輸出功能的外部傳感器連接到GR-SAKURA的I/O端子上，也可以連接LED以外的設(shè)備（如電子蜂鳴器）。