一、GPIO概念与输入输出的分类
概念：Genral Purpose Input Output，通用输入输出，是与外界交互最基本的形式，可以独立的将
引脚配置为输入模式/输出模式。
分类：输出模式：控制引脚输出高电平/低电平（给定控制信号）
| 名称 | 功能 |
|---|---|
| 开漏输出 | 通过 PMOS 上拉管和 NMOS 下拉管交替导通，直接输出高低电平，驱动能力强 |
| 推挽输出 | 仅由 NMOS 下拉管构成，低电平直接导通，高电平需外接上拉电阻，支持线与功能。 |
| 复用开漏 | 引脚功能归属外设（如串口、SPI），由外设控制推挽结构输出对应电平信号 |
| 复用推挽 | 引脚功能归属外设，由外设控制开漏结构工作，高电平需依赖外部上拉电阻实现。 |
输入模式：检测引脚的电平（接收外部信号）
| 名称 | 功能 |
| 上拉输入 | 引脚内部接入上拉电阻，无外部信号时默认读取高电平，适配开关、按键等输入场景。 |
| 下拉输入 | 引脚内部接入下拉电阻，无外部信号时默认读取低电平，防止引脚悬空引入干扰。 |
| 浮空输入 | 引脚内部无上下拉电阻，电平状态完全由外部输入决定，多用于精准的外部信号采集。 |
| 模拟输入 | 引脚关闭数字电路，直接连接 ADC 采样模块，用于接收和转换连续变化的模拟电压信号。 |
|---|
二、独立按键
2.1原理图
2.2工作原理
采用上拉输入模式的按键电路，按键未按下时引脚默认高电平，按下时引脚与 GND 短路变为低电平，程序只需检测引脚是否为低电平即可判断按键是否按下
三、中断
3.1中断的概念
当CPU正在执行某个任务的时候，此时外界发生了一个紧急的事件，要求CPU能够暂停当前的任务，转而去执行这个更为紧急的事件，执行完这个紧急事件再回到刚才被打断的地方，继续执行，这个过程叫做中断。
3.2中断源
能够打断CPU执行当前任务的源头/事件
3.3中断的分类
外部中断：引脚电平的变化所引发的中断。
| 功能名称 | 对应引脚 | 功能说明 |
|---|---|---|
| 外部中断0 | P32 | 低电平 / 下降沿触发中断 |
| 外部中断1 | P33 | 低电平 / 下降沿触发中断，同 INT0 按键应用逻辑 |
| 定时器0 | P34 | 定时器 / 计数器功能引脚，纯定时使用时无需外部接线 |
| 定时器1 | P35 | 定时器 / 计数器功能引脚，串口波特率发生器常用，纯定时无需外部接线 |
| 串口通信 | 发送端 TX：P31 接收端 RX：P30 | 单片机串口收发核心引脚，一收一发完成串口数据通信 |
3.4 中断优先级
当CPU在执行一个任务的时候，此时可能有多个中断源同时发起中断请求，此时CPU
比较中断源的优先级，优先处理优先级高的中断
3.5中断嵌套
CPU在处理一个中断任务的时候，再去嵌套另外的一个中断任务（51单片机中最多允
许嵌套两层）
3.6中断处理流程
- 中断源发出中断请求
- 检查CPU是否允许中断及该中断源是否被屏蔽
- 比较中断优先级
- 保护现场
- 执行中断处理函数（回调函数）
- 恢复现场
3.7中断相关寄存器
（1）中断允许寄存器 IE寄存器
EA:
- 置1：代表CPU允许所有中断请求
- 置0：代表CPU屏蔽所有的中断请求
EX0：
- 置1：允许外部中断0产生中断
- 置0：禁止外部中断0产生中断
（2）定时器/计数器终端控制寄存器TCON寄存器
ITO:
- 置1：代表外部中断0引脚（P32引脚）下降沿触发中断
- 置0：代表外部中断0引脚（P32引脚）低电平触发中断
四、定时器
4.1定时器概念
- 产生精准时间，不同外设对时间要求是精准的
- 51单片机中有两个定时器，分别是Timer0和Timer1，是自增型定时器
4.2定时器工作原理
定时器内部有个16位的计数器，给定计数器一个初值，会按照1us的速率进行自增，加到65535溢出时向CPU发起中断请求，CPU响应定时器中断并执行中断处理函数
4.3定时寄存器
- 将TMOD寄存器中的低4位清0
- 将M0置1，M1清0，代表定时器0工作在16位定时器模式下
4.4 TCON定时控制寄存器
将TCON寄存器中的TR0这一位置1，代表打开定时器，开始计数。
将IE寄存器中的bit7和bit1置1，代表允许CPU响应所有中断 + 允许定时器0产生中断。
五、PWM
定义：脉冲宽度调制，能够让引脚产生一个方波，让引脚电平周期性的翻转。
周期：一个方波所经历的周期（从上升沿/下降沿到下一个上升沿/下降沿所经历的时间）。
占空比：高电平在一个PWM周期内所占的比例。
六、蜂鸣器
原理图
震荡源 声音（波）-> 音调 -> 波的频率发生了变化 -> 高音 （高频） 低音（低频）-> 音量 -> 振幅能量大小
- 有源蜂鸣器：有源蜂鸣器内部有震荡源，上电后会持续发出一个固定频率的声音
- 无源蜂鸣器：无源蜂鸣器内部没有震荡源，需要给定蜂鸣器一个震荡