GPIO 및 외부 LED 구현

1. 학습 목표

1-1. ESP32에서 GPIO 사용

2. GPIO 정의

2-1. 다용도 입출력(General Purpose Input/Output)
2-2. 입/출력 동작이 사용자에 의해 제어되는 집적 회로 or 전기 회로 기판의 디지털 신호핀
2-3. 어셈블리 레벨의 회로망 설계자에 의해 구현됨

3. 외부 LED 실습 1

• 외부 LED 켜고 끄기(디지털 출력)
• 준비물: ESP32, ESP32 확장 실드, LED 모듈, 점퍼 케이블 3개

• 실행 코드

const int ledPin = 4; //led 핀 번호 설정
//setup함수는 리셋을 누르거나 보드에 전원을 공급할 때 한 번 실행

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  delay(1000);

  digitalWrite(ledPin, LOW);  
  delay(1000);
}

• 실습영상 1

4. 외부 LED 실습 2

• 외부 LED 켜고 끄기(아날로그 출력)
• 준비물: ESP32, ESP32 확장 실드, LED 모듈, 점퍼 케이블 3개

• 실행 코드

const int ledPin = 4;
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  for(int i = 0; i <= 255; i++) {
    analogWrite(ledPin, i);
    delay(15);
  }
  for(int i = 255; i >= 0; i--){
     analogWrite(ledPin, i);
     delay(15);
  }
}

• 실습영상 2

5. 외부 LED 실습 3

• 외부 LED 켜고 끄기(디지털 입력, 버튼 사용)
• 준비물: ESP32, ESP32 확장 실드, LED 모듈, 버튼 모듈, 점퍼 케이블 6개

• 실행 코드

const int buttonPin = 33;
const int ledPin = 4;
int buttonState = 0;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);
  if(buttonState == LOW) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  }
  else{
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
 }

• 실습영상 3

6. 외부 LED 실습 4

• 외부 LED 켜고 끄기(아날로그 입력, 가변 저항)
• 준비물: ESP32, ESP32 확장 실드, LED 모듈, 가변 저 모듈, 점퍼 케이블 6개

• 실행 코드

const int potPin = 34;
const int ledPin = 4;
int potValue = 0;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(potPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  potValue = analogRead(potPin);
  analogWrite(ledPin, map(potValue, 0, 4095, 0, 255));
  delay(500);
}

• 실습영상 4

7. 부가설명

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● ESP32 칩은 다양한 기능을 가진 48핀과 함께 제공되며 아두이노와 사용법이 같음
● ESP Devkit: EN, VIN, 3V3, GND 및 입력 전용핀(34,35,36,39)를 제외한 모든 핀을 디지털 출력시 사용 가능함
● 그라운드(GND)가 많으면 안정적으로 돌아감
● UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): 두 장치 간에 직렬 데이터를 교환하며 두개의 전선으로 통신할 수 있어 가장 간단한 통신 프로토콜 중 하나임
● DAC: 디지털 아날로그 변환 회로(시각 자료 활용을 위해 패널 자체 화소의 밝기를 제어함)
● ADC: 아날로그 디지털 변환 회로이며 DAC의 역방향 처리를 수행, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며 대부분의 센서 기기에 사용되는 회로
● TWN: 디지털 출력(DAC를 사용하지 않고 LED 밝기 조절 가능)
● PWM: 펄스 변조의 일종이며 신호 크기에 따라 펄스의 폭을 변조함(DAC와 반대되는 개념의 디지털 출력)

8. 시각 자료

• ESP32 Devkit

• DAC와 PWM 비교

9. 참고 영상

• 실습 2 밝기 제어
• 실습 4 가변 저항