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引脚复用 (Arduino)

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本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Seeed Studio XIAO RP2350 拥有丰富的接口。它有 19 个数字 I/O 可用作 PWM 引脚，以及 3 个模拟输入 可用作 ADC 引脚。它支持四种串行通信接口，例如 UART、I2C 和 SPI。本教程将帮助您了解这些接口并在您的下一个项目中实现它们！

准备工作​

目前，由于兼容性问题，XIAO RP2350 的引脚使用存在一些问题。我们已经修复了此问题，并合并了 Raspberry Pi 官方库。当前版本为 4.2.0，更新将在下一个版本 4.2.1 中完成。

在此期间，请通过以下路径替换文件：Arduino15/packages/rp2040/hardware/rp2040/4.2.0/variants/seeed_xiao_rp2350（您的 Arduino 库地址），并点击此处下载文件。完成后，您就可以开始您的工作了！

数字引脚​

硬件准备​

Seeed Studio XIAO RP2350Seeed Studio XIAO 扩展基板（带 Grove OLED）Grove - LED
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请将 XIAO RP2350 安装到扩展板上，并通过 Grove 电缆将 Grove LED 连接到扩展板的 A0/D0 接口。最后，通过 USB-C 电缆将 XIAO 连接到计算机。

软件实现​

在此示例中，我们将实现通过按钮控制继电器的开/关状态。当按下按钮时，继电器打开；当释放按钮时，继电器关闭。

// 定义使用的引脚
int LED_BUILTIN = D0;
// setup 函数在按下复位或为板供电时运行一次
void setup() {
  // 初始化数字引脚 LED_BUILTIN 为输出模式
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// loop 函数会不断重复运行
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // 打开 LED (HIGH 表示高电平)
  delay(1000);                      // 等待一秒
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // 关闭 LED (LOW 表示低电平)
  delay(1000);                      // 等待一秒
}

效果​

如果一切顺利，上传程序后，您应该看到以下效果。

数字引脚作为 PWM​

XIAO RP2350 的所有 GPIO 引脚都支持 PWM 输出。因此，您可以使用任何引脚输出 PWM 来调节灯光亮度、控制舵机等功能。

硬件准备​

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请将 XIAO RP2350 安装到扩展板上，并通过 Grove 电缆将 Grove LED 连接到扩展板的 A0/D0 接口。最后，通过 USB-C 电缆将 XIAO 连接到计算机。

软件实现​

在本示例中，我们将演示如何使用 PWM 输出来控制灯光的亮度。

int LED_pin = D0;    // LED 连接到数字引脚 10

void setup() {
  // 声明 LED 引脚为输出
  pinMode(LED_pin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 从最小值到最大值以 5 点为增量逐渐变亮：
  for (int fadeValue = 0 ; fadeValue <= 255; fadeValue += 3) {
    // 设置值（范围从 0 到 255）：
    analogWrite(LED_pin, fadeValue);
    // 等待 30 毫秒以观察渐变效果
    delay(30);
  }

  // 从最大值到最小值以 5 点为增量逐渐变暗：
  for (int fadeValue = 255 ; fadeValue >= 0; fadeValue -= 3) {
    // 设置值（范围从 0 到 255）：
    analogWrite(LED_pin, fadeValue);
    // 等待 30 毫秒以观察渐变效果
    delay(30);
  }
}

效果​

如果程序运行成功，您将看到以下运行效果。

模拟信号​

XIAO MG24(Sense) 开发板配备了 12 位 ADC，用于高分辨率读取模拟传感器值，这可以帮助我们读取更精确的值。

接下来，我们将选择两个传感器来反映 ADC 的特性。

硬件准备​

Seeed Studio XIAO RP2350Seeed Studio 带 Grove OLED 的 XIAO 扩展底板Grove - 声音传感器
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软件实现​

int loudness;

void setup()
{
    Serial.begin(9600); // 初始化串口
}

void loop()
{
    loudness = analogRead(A0); // 从 A0 引脚读取模拟数据
    Serial.println(loudness);
    delay(200);
}

效果​

如果一切顺利，在上传程序后，您应该看到以下效果。

UART​

在使用 Arduino IDE 时，串行通信是许多项目的重要组成部分。要在 Arduino IDE 中使用串行通信，您需要首先打开串行监视器窗口。这可以通过单击工具栏中的 串行监视器 图标或按下 Ctrl+Shift+M 快捷键来完成。

常规用法​

一些常用的串行函数包括：

  • Serial.begin() -- 初始化通信并指定波特率；
  • Serial.print() -- 以可读格式将数据发送到串行端口；
  • Serial.write() -- 将二进制数据发送到串行端口；
  • Serial.available() -- 检查串行端口是否有可读取的数据；
  • Serial.read() -- 从串行端口读取一个字节的数据；
  • Serial.flush() -- 等待传输的串行数据发送完成。

通过使用这些串行函数，您可以在 Arduino 板和计算机之间发送和接收数据，从而为创建交互式项目打开了许多可能性。

以下是一个示例程序：

void setup() {
  // 初始化串行通信，波特率为 9600 位每秒：
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 向串行端口发送数据
  Serial.println("你好，世界！");

  // 从串行端口读取数据
  if (Serial.available() > 0) {
    // 读取传入的字节：
    char incomingByte = Serial.read();
    // 将传入的字节打印到串行监视器：
    Serial.print("我收到：");
    Serial.println(incomingByte);
  }
  
  // 等待一秒后重复循环
  delay(1000);
}

效果​

如果一切顺利，在上传程序后，您应该看到以下效果。

使用 Serial1​

根据上述 XIAO RP2350 引脚图的具体参数，我们可以看到有 TX 和 RX 引脚（D6, D7）。
用法也非常相似，但我们需要使用 串口监控工具 来监控 D6 和 D7 引脚以获取数据。
接下来，我们将使用 D6 和 D7 引脚来使用 serial1。

tip

通常情况下，我们使用 Serial 在设备和计算机之间进行通信，以便了解程序中发生了什么。

基于此，如果您希望使用该设备与另一个设备通信，在这种情况下，我们将使用 Serial1。

void setup() {
    Serial1.begin(115200);
}
 
void loop() {
  if(Serial1.available() > 0)
  {
    char incominByte = Serial1.read(); // 读取接收到的字节
    Serial1.print("I received : "); // 打印接收到的内容
    Serial1.println(incominByte); // 打印接收到的字节
  }
  delay(1000); // 延迟 1 秒
}

效果​

如果一切顺利，在上传程序后，您应该看到以下效果。

I2C​

XIAO RP2350 具有一个 I2C 接口，可用于许多传感器的数据传输和解析，也可用于一些 OLED 屏幕。

硬件准备​

Seeed Studio XIAO RP2350Seeed Studio XIAO 扩展底板（带 Grove OLED）Grove - DHT20 温湿度传感器
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DHT20 传感器使用 I2C 协议，因此我们可以使用 XIAO 扩展板上的 I2C 接口获取传感器数据。

软件实现​

本示例介绍如何通过 Seeed Studio XIAO RP2350 扩展底板获取 DHT20 传感器数据。

步骤 1. 将 Seeed Studio XIAO RP2350 安装到扩展板上，然后连接 Type-C 数据线。

步骤 2. 安装 Grove Temperature And Humidity Sensor 库。

下载库文件

步骤 3. 将库添加到 Arduino。

步骤 4. 打开刚下载库中的 DHTtester 示例。

因为我们使用的是 DHT20，因此需要取消注释 DHT20 的代码，如下所示。

// 用于各种 DHT 湿度/温度传感器的测试示例代码
// 由 ladyada 编写，公共领域

#include "Grove_Temperature_And_Humidity_Sensor.h"

// 取消注释您正在使用的传感器类型！
//#define DHTTYPE DHT11   // DHT 11
// #define DHTTYPE DHT22   // DHT 22  (AM2302)
//#define DHTTYPE DHT21   // DHT 21 (AM2301)
//#define DHTTYPE DHT10   // DHT 10
#define DHTTYPE DHT20   // DHT 20

/*注意：DHT10 和 DHT20 与其他 DHT* 传感器不同，它使用 I2C 接口而不是单线接口*/
/*因此不需要定义引脚。*/
// #define DHTPIN 2     // 我们连接的引脚（DHT10 和 DHT20 不需要定义它）
// DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);   //   DHT11 DHT21 DHT22
DHT dht(DHTTYPE);         //   DHT10 DHT20 不需要定义引脚

// 将传感器的引脚 1（左侧）连接到 +5V
// 将传感器的引脚 2 连接到您的 DHTPIN
// 将传感器的引脚 4（右侧）连接到 GND
// 在引脚 2（数据）和引脚 1（电源）之间连接一个 10K 电阻

#if defined(ARDUINO_ARCH_AVR)
    #define debug  Serial

#elif defined(ARDUINO_ARCH_SAMD) ||  defined(ARDUINO_ARCH_SAM)
    #define debug  SerialUSB
#else
    #define debug  Serial
#endif

void setup() {

    debug.begin(115200);
    debug.println("DHTxx 测试！");
    Wire.begin();

    /*如果使用 WIO link，必须拉高电源引脚。*/
    // pinMode(PIN_GROVE_POWER, OUTPUT);
    // digitalWrite(PIN_GROVE_POWER, 1);

    dht.begin();
}

void loop() {
    float temp_hum_val[2] = {0};
    // 读取温度或湿度大约需要 250 毫秒！
    // 传感器读数可能最多延迟 2 秒（这是一个非常慢的传感器）

    if (!dht.readTempAndHumidity(temp_hum_val)) {
        debug.print("湿度: ");
        debug.print(temp_hum_val[0]);
        debug.print(" %\t");
        debug.print("温度: ");
        debug.print(temp_hum_val[1]);
        debug.println(" *C");
    } else {
        debug.println("获取温度和湿度值失败。");
    }

    delay(1500); // 延迟 1.5 秒
}

效果​

如果一切顺利，在上传程序后，你应该会看到以下效果。

SPI​

XIAO RP2350 芯片集成了多个外设，包括一个 SPI 接口，可用于连接外部 SPI 设备，例如闪存、显示屏、传感器等。XIAO RP2350 还支持高速 SPI 传输模式，最高可实现 80 MHz 的 SPI 传输速率，满足大多数 SPI 设备的数据传输需求。

硬件准备​

Seeed Studio XIAO RP2350Grove - OLED Display 1.12 (SH1107) V3.0 - SPI/IIC
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按照上述硬件准备后，使用跳线连接 XIAO 和 OLED 的 SPI 接口。请参考以下表格进行连接。

XIAO RP2350OLED 显示屏
D8SCL
D10SI
D5RES
D4D/C
D7CS
VCC(VBUS)5V
GNDGND

软件实现​

接下来，我们将以以下程序为例，介绍如何使用 SPI 接口控制 OLED 屏幕显示。

安装 u8g2 库。

下载库文件 

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
 
U8G2_SH1107_128X128_1_4W_HW_SPI u8g2(U8G2_R3, /* cs=*/ D7, /* dc=*/ D4, /* reset=*/ D5);
 
void setup(void) {
  u8g2.begin();
}
 
void loop(void) {
  u8g2.firstPage();

  do {
    u8g2.setFont(u8g2_font_luBIS08_tf);
    u8g2.drawStr(0,24,"Hello Seeed!");
  } while ( u8g2.nextPage() );
}

在 setup() 函数中，使用适当的构造函数参数实例化 U8G2_SH1107_128X128_1_4W_HW_SPI 类，这些参数指定了用于芯片选择 (cs)、数据/命令 (dc) 和复位 (reset) 的引脚。然后调用 u8g2.begin() 函数初始化显示屏。

在 loop() 函数中，使用 u8g2.firstPage()、u8g2.setFont() 和 u8g2.drawStr() 函数更新显示内容。u8g2.firstPage() 函数设置显示缓冲区以进行写入，而 u8g2.nextPage() 显示更新的内容。do-while 循环确保内容持续显示，直到程序停止。

总体而言，这段代码展示了如何使用 U8g2 库控制 OLED 显示屏并在其上显示文本。

完成​

你已经学习了 XIAO RP2350 引脚的基本功能。现在，尽情享受它吧~

技术支持与产品讨论​

感谢您选择我们的产品！我们将为您提供多种支持，以确保您使用我们的产品时体验顺畅。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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