Просмотр кода страницы ESP8266:Примеры/Взаимодействие с GPIO-контактами ESP8266 при помощи прошивки NodeMCU

{{ESP8266 панель перехода}}
{{Перевод от Сubewriter}}
{{Myagkij-редактор}}

=Взаимодействие с GPIO-контактами ESP8266 при помощи прошивки NodeMCU=

Аббревиатура '''«GPIO»''' означает «general purpose input/output», т.е. «Интерфейс ввода/вывода общего назначения». Эта фраза описывает то, что могут делать контакты, работающие в этом режиме: быть входными или выходными контактами во множестве различных ситуаций.

В этой статье мы познакомимся с [[API NodeMCU]], отвечающим за работу с GPIO-контактами. Более подробно о нем можно узнать в [https://nodemcu.readthedocs.io/en/master/ его официальной документации].

В частности, ниже мы узнаем, как задать разные режимы для работы GPIO-контактов. Это будет проиллюстрировано фрагментами-примерами, применимыми для работы с [[ESP8266]], так что можете проверить их и поэкспериментировать с ними в своих проектах!

==Справочная информация==

=== Основы программирования на Lua ===

Это скриптовый язык программирования, написанный на [[C]]. Разработка этого проекта началась в 1993 году силами Роберту Иерузалимски, Луиша Энрике де Фигейреду и Валдемара Келе, работавшими тогда в подразделении [[Tecgraf]] при Католическом университете Рио-де-Жанейро.

Более подробно об этом языке программирования можно почитать в «[https://ru.wikipedia.org/wiki/Lua Википедии]».

Прошивка [[NodeMCU]] для [[ESP8266]] основана на [[Lua]], поэтому если вы хотите писать собственные скрипты для [[ESP8266]], вам важно знать основы этого языка.

==== Переменные ====

Переменные в языке [[Lua]] не делятся по типу данных, но делятся по области видимости. Это значит, что переменные в [[Lua]] могут быть глобальными или локальными. 

* '''Глобальные переменные.''' Все переменные по умолчанию считаются глобальными (если в коде специально не задано, что они локальные).

::<syntaxhighlight lang="lua">
pin = 3
test = "It works!"
</syntaxhighlight>

* '''Локальные переменные.''' Если переменная задана локальной, область ее видимости будет ограничена лишь ее функцией.

::<syntaxhighlight lang="lua">
local pin = 3
local test = "It works!"
</syntaxhighlight>

* '''Поля таблиц.''' Это особый тип переменных, в которых может храниться все, за исключением '''«nil»''' (мы это затрагивать не будем).

{{Примечание1
|1=[[Lua]] – это язык, чувствительный к регистру. Поэтому переменная '''«PIN»''' – это не то же самое, что '''«Pin»''' или '''«pin»'''.
}}

==== Типы данных (типы значений) ====

[[Lua]] – это язык с динамической типизацией, поэтому у переменных нет типов данных. Типы данных есть только у значений. Значения могут храниться в переменных, передаваться в виде параметров и возвращаться в виде результатов.

В таблице ниже показаны типы данных для значений в языке [[Lua]].

{| class="wikitable" style="margin:0 auto" style="margin:0 auto;"
|-
! Тип значения	!! Описание
|-
| Строка (string)	|| Массив символов
|-
| Число (number)	||Действительное (двойной точности с плавающей запятой) число
|-
| Булево значение (boolean)	||Значение «true» или «false». Как правило, используется для проверки выполнения условий
|-
| Функция (function)	||Функция, написанная на [[Lua]]
|-
| Неопределенное значение ([[nil]])	||В такой переменной не хранится никаких данных
|-
| Таблица (table), пользовательские данные (userdata) и поток (thread)	||Эти три типа данных мы затрагивать не будем
|}

Вот примеры некоторых из этих типов значений:

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
print(type("Hello world!")) –- строка
print(type(7))              -- число
print(type(true))           -- булево значение
print(type(print))          -- функция
print(type(nil))            -- неопределенное значение
</syntaxhighlight>

{{Примечание1
|1=Работая с [[ESP8266]] и прошивкой [[NodeMCU]], вы изредка будете встречать тип данных '''«nil»'''. Это будет значить лишь, что такая переменная не определена. Также, если вы хотите удалить какое-то значение в какой-то переменной, просто присвойте ей значение '''«nil»'''.
}}

==== Комментарии ====

'''Комментарии''' – это просто текст, в котором программист объясняет, как работает его код. Если какой-то фрагмент кода помечен как комментарий, то [[ESP-модуль]] проигнорирует его и не будет обрабатывать. Комментарии начинаются с двух тире ('''«--»'''). Вот два типа комментариев:

* Однострочные комментарии: 

::<syntaxhighlight lang="lua">
print("Hello World!") –- комментарий в одну строчку
</syntaxhighlight>

* Многострочные комментарии:

::<syntaxhighlight lang="lua">
--[[
print("Hello World!") – это многострочный комментарий
--]]
</syntaxhighlight>

==== Операторы ====

'''Оператор''' – это символ, который говорит интерпретатору выполнить определенное математическое или логическое действие. В язык [[Lua]] встроено много операторов разных типов:
* Арифметические операторы;
* Операторы сравнения;
* Логические операторы;
* Прочие операторы;

Читая таблицы и примеры ниже, представьте, что имеете дело с двумя переменными: '''«А»''', в которой хранится значение '''«1»''', и '''«B»''', в которой хранится значение '''«2»'''.

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
A = 1
B = 2
</syntaxhighlight>

===== Арифметические операторы =====

{| class="wikitable" style="margin:0 auto" style="margin:0 auto;"
|-
! Оператор	!! Пример	!! Результат
|-
| +	|| A + B	||3
|-
| -	||A - B	||-1
|-
| *	||A * B	||2
|-
| /	||B / A	||2
|-
| %	||B % A	||0
|-
| ^	||B^2	||4
|-
| -	||-A	||-1
|}

===== Операторы сравнения =====

{| class="wikitable" style="margin:0 auto" style="margin:0 auto;"
|-
! Оператор	!! Пример	!! Результат
|-
| ==	|| (A == B)	|| false
|-
| ~=	|| (A ~= B)	|| true
|-
| >	|| (A > B)	|| false
|-
| <	|| (A < B)	|| true
|-
| >=	|| (A >= B)	|| false
|-
| <=	|| (A <= B)	|| true
|}

===== Логические операторы =====

{| class="wikitable" style="margin:0 auto" style="margin:0 auto;"
|-
! Оператор	!! Пример !!	Результат
|-
| and (и)	|| (A and B)	|| false
|-
| or (или)	|| (A or B)	|| true
|-
| not (не)	|| !(A and B)	|| true
|}

===== Оператор конкатенации =====

Теперь представьте, что у нас две новые переменные:

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
a = "Hello!"
b = "World!"
</syntaxhighlight>

{| class="wikitable" style="margin:0 auto" style="margin:0 auto;"
|-
! Оператор	!! Пример	!! Результат
|-
| ..	|| a..b	|| "Hello World!"
|}

==== Циклы ====

Цикл позволяет выполнить блок кода несколько раз, пока выполняется заданное условие. Во фрагменте кода ниже – пока значением в переменной '''«boolean_value»''' является '''«true»'''.

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
-- цикл while
while boolean_value
do
 -- код будет выполняться, пока в «boolean_value» будет «true»
end

-- и цикл for
for min, max, increment
do
  -- код будет выполняться, пока не будет достигнуто макс. значение
end
</syntaxhighlight>

==== Операторы if… else ====

Операторы '''if... else''' (т.е. «если... иначе») – один из самых важных инструментов для управления программой. Они используются следующим образом:

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
if boolean_value then
    -- если в переменной «boolean_value» значение «true»
else 
    -- если в переменной «boolean_value» значение «false»
end
</syntaxhighlight>

Названия этих операторов говорят сами за себя. Если выполнено условие '''«boolean_value=true»''', то программа выполнит код, идущий после '''«if»'''. Но если условием является '''«boolean_value=false»''', то программа выполнит код, идущий после '''«else»'''.

==== Функции ====

'''Функции''' – отличный способ организации кода. Если вы хотите сделать в программе что-либо несколько раз, вам необязательно по несколько раз прописывать этот код. Можно просто создать отдельную функцию, содержащую этот код, а затем вызывать ее, когда вам нужно.

Ниже показано, как создать новую функцию, принимающую один параметр (температуру в градусах Кельвина) и преобразующую это значение в градусы Цельсия и Фаренгейта.

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
function displayTemperature(kelvin)
  celsius = kelvin – 273.15
  print("Temperature in Celsius is: ", celsius)

  fahrenheit = (celsius*9/5+32)
  print("Temperature in Fahrenheit is: ", fahrenheit)
end

k = 294 –- температура в градусах Кельвина

displayTemperature(k) –- эта строчка вызывает функцию, созданную выше 
</syntaxhighlight>

== Режим контакта ==

Чтобы воспользоваться GPIO-контактом, нам нужно задать режим его работы. Вы можете задать для него один из трех доступных режимов (контакт не может одновременно работать в нескольких режимах).

{| class="wikitable" style="margin:0 auto" style="margin:0 auto;"
|-
! Режим	!! В коде	!! Описание
|-
| [[OUTPUT]] (вывод данных)	|| [[gpio.OUTPUT]]	|| Значение контакта можно задать как «[[LOW]]» или «[[HIGH]]»
|-
| [[INPUT]] (ввод данных)	|| [[gpio.INPUT]] || 	Мы будем считывать текущее состояние контакта
|-
| [[INTERRUPT]] (прерывание)	|| gpio.INT	|| Аналогично «[[INPUT]]», но [[ESP8266]] также постоянно проверяет, изменилось ли состояние контакта. Если изменилось, [[ESP8266]] выполнит заданную функцию
|}

== Как обращаться к контактам ==

В таблице ниже показано, как номер контакта [[ESP8266]] в [[Lua-код]]е соотносится с его GPIO-номером. У платы [[ESP-01]] только два контакта: GPIO0 и GPIO2.

{| class="wikitable" style="margin:0 auto" style="margin:0 auto;"
|-
! Номер контакта в Lua-коде	!! GPIO-номер контакта
|-
| 0 [*]	|| GPIO16
|-
| 1		|| GPIO5
|-
| 2		|| GPIO4
|-
| 3		|| GPIO0
|-
| 4		|| GPIO2
|-
| 5		|| GPIO14
|-
| 6		|| GPIO12
|-
| 7		|| GPIO13
|-
| 8		|| GPIO15
|-
| 9		|| GPIO3
|-
| 10		|| GPIO1
|-
| 11		|| GPIO9
|-
| 12		|| GPIO10
|}

== Режим вывода данных (OUTPUT) ==

Если вы хотите переключить GPIO-контакт в состояние «[[HIGH]]» (3.3В) или «[[LOW]]» (0В), то воспользуйтесь для этого методом [[gpio.write()]]. С его помощью можно, к примеру, включить и выключить [[светодиод]].

Во фрагменте ниже показано, как переключить контакт GPIO2 в состояние «[[HIGH]]» (3.3В):

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
pin = 4
gpio.mode(pin, gpio.OUTPUT)
gpio.write(pin, gpio.HIGH)
</syntaxhighlight>

А вот так контакт GPIO2 переключается в состояние «[[LOW]]» (0В):

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
pin = 4
gpio.mode(pin, gpio.OUTPUT)
gpio.write(pin, gpio.LOW)
</syntaxhighlight>

== Режим ввода данных (INPUT) ==

Если вы хотите прочесть текущее состояние GPIO-контакта, воспользуйтесь методом [[gpio.read()]]. Во фрагменте ниже показано, как проверить, нажата ли кнопка, подключенная к контакту GPIO2.

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
pin = 4
gpio.mode(pin, gpio.INPUT)
print(gpio.read(pin))
</syntaxhighlight>

Если '''«print(gpio.read(pin))=1»''', то это значит, что кнопка нажата, а если '''«print(gpio.read(pin))=0»''', то это значит, что кнопка отпущена (т.е. не нажата).

== Режим прерывания (INTERRUPT) ==

Если вам нужно обнаружить изменение значения GPIO-контакта (например, если оно сменилось с «[[HIGH]]» на «[[LOW]]» или наоборот), воспользуйтесь методом [[gpio.trig()]]. Кроме того, одним из параметров [[gpio.trig()]] служит функция, запускаемая при изменении значения.

Представьте, что у вас есть датчик движения, и вам нужно, чтобы при обнаружении движения [[ESP8266]] запускала функцию, выполняющую какое-либо действие (например, отправляющую письмо).

Ниже – фрагмент для создания прерывания:

<syntaxhighlight lang="lua" line="GESHI_NORMAL_LINE_NUMBERS|GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS">
pin = 4
gpio.mode(pin, gpio.INT)

function onChange ()
    print(̍Motion Detected̍)
end

gpio.trig(pin, ̍up̍, onChange)
</syntaxhighlight>

Вторым параметром метода [[gpio.trig()]] служит тип события, вызывающего прерывание. Всего их 5:

{| class="wikitable" style="margin:0 auto" style="margin:0 auto;"
|-
! Название события	!! Что происходит при этом событии
|-
| [[up]]	|| Значение контакта сменяется на «[[HIGH]]»
|-
| [[down]]	|| Значение контакта сменяется на «[[LOW]]»
|-
| [[both]]	|| Значение контакта сменяется с «[[HIGH]]» на «[[LOW]]» или с «[[LOW]]» на «[[HIGH]]»
|-
| [[low]]	|| Пока контакт находится в состоянии «[[LOW]]»
|-
| [[high]]	|| Пока контакт находится в состоянии «[[HIGH]]»
|}

=См.также=

=Внешние ссылки=

<references />

{{Навигационная таблица/Портал/ESP8266}}

[[Категория:ESP8266]]