# Lesson 2：GPIO、電阻、UART
[TOC]
## GPIO

* **GPIO**( General-Purpose Input/Output) 可以用來連接周邊的電子零件或設備，並由使用者由程式控制作為 input, output, analog 等等

* **函式介紹**
* `pinMode(pin, mode)` : 設定 'pin' 腳的運作模式
`pinMode(pin, INPUT/OUTPUT); //設定 'pin' 腳為輸入或輸出`

* `digitalRead(pin)` : 讀取 'pin' 腳輸入數值
`value = digitalRead(pin); //設定 'value' 為 'pin' 腳輸入的數位訊號`

* `digitalWrite(pin, value)` : 設定 'pin' 腳輸出電壓
`digitalWrite(pin, HIGH/LOW); //設定 'pin'腳輸出高/低電壓`

* **內建常數**
* `INPUT/OUTPUT` : 用於`pinMode()`定義pin腳為輸入/輸出
* `HIGH/LOW` : pin腳輸出高(5V)/低(0V)電壓
* `LED_BUILTIN` : 內建 LED 燈(P7)

### Digital output

**實作**：撰寫 blink 程式去控制內建 LED 開關
> pinMode(), digitalWrite(), delay()

void setup()
{
    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);         //設定 'P7' 為輸出
}

void loop()
{
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);      //打開LED燈
    delay(1000);                     //暫停1秒
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);       //關閉LED燈
    delay(1000);
    
}

**實作**：撰寫 blink 程式去控制其他腳位的外接 LED（需 LED、220Ω 電阻）
> pinMode(), digitalWrite(), delay()

int ledPin = 13;

void setup()
{
    pinMode(ledPin, OUTPUT);         //設定 'ledPin' 為輸出
}

void loop()
{
    digitalWrite(ledPin, HIGH);      //打開LED燈
    delay(1000);                     //暫停1秒
    digitalWrite(ledPin, LOW);       //關閉LED燈
    delay(1000);
    
}

* **Delay**
* `delay(ms)` : 暫停 'ms' 毫秒
* `delayMicroseconds(us)` : 暫停 'us' 微秒

* **發光二極體** ( Light-Emitting Diode, LED)
* LED具有極性，長腳為陽極(Anode)、短腳為陰極(Cathod)。
* 陽極需接電源端($+$)、陰極需接接地端($-$)。


* **如何判讀電阻的歐姆數**
* 四色電阻 : $(第一色*10+第二色)*第三色(倍數)$

* EX :
電阻色碼為:[紅、紅、棕、金]，則電阻值為: $(2*10+2)*10^1 = 220Ω$ 誤差$5$%
* 五色電阻 : $(第一色*100+第二色 *10+第三色)*第四色(倍數)$


* **麵包板** ( BreadBoard)
* 上下兩排橫向導通 ; 中間直向導通


* **接線圖**


### Digital input

* **實作**：用按鈕去控制 LED 的明暗（需按鈕、LED燈、10KΩ 電阻、220Ω 電阻）
> pinMode(), digitalRead()

int ledPin = 13;
int buttonPin = 2;

void setup()
{
    pinMode(ledPin, OUTPUT);         //設定 'ledPin' 為輸出
    pinMode(buttonPin, INPUT);           //設定 'buttonPin' 為輸入
}

void loop()
{
    if (digitalRead(buttonPin) == HIGH)  //讀取 'buttonPin'是否輸入HIGH(5V)
    {
        digitalWrite(ledPin, HIGH);
        delay(1000);
        digitalWrite(ledPin, LOW);
        delay(1000);
    }
    
}

* **Switch**
* 開關可使電路形成開路(Open)，電路不導通 ; 也可使電路形成閉路(Close)，電路導通
* 兩支兩支互通，按下後四支互通

* **電阻在按鈕電路中的作用**(pull-down/pull-up resistor)
* 希望腳位讀取的值能維持在穩定的電壓值(1 or 0)，pull-down/pull-up resistor就是用來維持基準電壓的
* 上拉電阻(pull-up) : 將不穩定的信號拉至高電位，電阻連接在 + 或 VCC端
* 下拉電阻(pull-down) : 將不穩定的信號拉至低電位，電阻連接在 - 或 GND端
* 電阻值 : 官方建議在10K ohm


* **接線圖**


* 進階：用按鈕去切換多個 LED 的狀態（跑馬燈等）

## UART

* (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)非同步收發傳輸器

* USB-to-UART

* Baud rate是單位時間內傳輸資訊的個數，單位bits/sec。非同步傳輸裡，傳送端與接收端必需選擇相同的傳輸速率(1200, 2400, 4800, 9600等等)

### Serial library
* 7697要跟電腦通訊的時候，使用 Serial 指令
* Serial port 使用 TX (pin 1) 跟 RX (pin 0) 這兩個腳位來傳送與接收資料。
* 實作 : 接收PC的輸入

char receive_num;
void setup() {
  Serial.begin(9600);           //設定baud rate
  Serial.println("Send number");
}

void loop() {
  if(Serial.available() > 0){     //有收到數值時，會回傳>0的值
    receive_num=Serial.read();  //讀取接收到資料的第一個位元組
    Serial.print("recive:");
    Serial.println(receive_num);
    }
}

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