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ESP32 for Arduino 学习笔记
admin SU @ 2025-7-16 20:06:15

ESP32 for Arduino 学习笔记

一、前言

Arduino 是个很友好的开发平台，ESP32 功能又超强大，把它们结合起来玩硬件、搞物联网项目特别有意思！这笔记会从基础的引脚控制开始，用通俗易懂的话和带详细注释的代码，教你一步步掌握 ESP32 在 Arduino 环境下的常用操作，就算是刚入门的小白也能轻松跟上～

二、开发环境准备

（一）软件安装

要先在电脑上装好 Arduino IDE 软件，打开后，在「文件」-「首选项」里的「附加开发板管理器网址」，添加 ESP32 对应的开发板地址（不同 ESP32 开发板可能有差异，比如 https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json ），然后去「工具」-「开发板」-「开发板管理器」里搜索 “ESP32” 并安装，这样就能在 Arduino 里愉快开发 ESP32 啦。

（二）硬件连接

找一根 Micro - USB 或者 Type - C 线（看你 ESP32 开发板的接口），把 ESP32 和电脑连起来，后面下载程序、调试都靠它。

三、基础引脚控制（以 LED 控制为例）

（一）数字输出：点亮 LED

1. 原理说明

ESP32 有很多引脚，我们选一个引脚接到 LED 上（一般还得串个电阻，保护 LED ，比如 220Ω 左右），通过控制引脚输出高电平（3.3V 左右，能点亮 LED ）和低电平（0V ，LED 熄灭），就能让 LED 亮灭啦。

2. 代码示例（带超详细注释）

// 定义 LED 连接的引脚，这里选 27 号引脚，你也可以换其他支持输出的引脚
const int ledPin = 27;  

// 初始化函数，Arduino 程序运行时，这个函数里的代码会先执行一次
void setup() {             
  // 把 ledPin 引脚设置为输出模式，这样才能往这个引脚输出高低电平控制 LED
  pinMode(ledPin, OUTPUT); 
}

// 循环函数，setup 执行完后，这里的代码会一直重复执行
void loop() {              
  // 让 ledPin 输出高电平，3.3V 左右，LED 就点亮啦
  digitalWrite(ledPin, HIGH); 
  // 延时 1000 毫秒，也就是 1 秒，让 LED 亮一会儿
  delay(1000);               
  // 让 ledPin 输出低电平，0V ，LED 熄灭
  digitalWrite(ledPin, LOW);  
  // 再延时 1 秒，让 LED 灭一会儿，然后又会循环亮灭
  delay(1000);               
}

3. 硬件连接建议

把 LED 的长脚（正极）通过 220Ω 电阻接到 ESP32 的 27 号引脚，短脚（负极）直接接到 ESP32 的 GND（地线）上。上传代码后，就能看到 LED 一闪一闪啦。

（二）数字输入：读取按钮状态

1. 原理说明

按钮有两个状态，按下和松开。我们把按钮一端接 ESP32 的某个引脚，另一端接地，通过检测引脚的电平变化（按下时可能是低电平，松开时可能是高电平，具体看电路），就能知道按钮是不是被按下啦。

2. 代码示例（带详细注释，基础版 - 只打印状态）

// 定义按钮连接的引脚，这里用 26 号引脚
const int buttonPin = 26;  
// 用来存按钮状态的变量，初始设为 0（代表未按下等状态，后面会变）
int buttonState = 0;       

// 初始化函数，先执行一次
void setup() {             
  // 把 buttonPin 引脚设为输入模式，这样才能读取外部按钮的电平
  pinMode(buttonPin, INPUT); 
  // 初始化串口通信，波特率 9600 ，后面可以在串口监视器看按钮状态
  Serial.begin(9600);        
}

// 循环函数，一直重复执行
void loop() {              
  // 读取 buttonPin 引脚的电平状态，存到 buttonState 变量里
  buttonState = digitalRead(buttonPin); 
  // 把按钮状态打印到串口监视器，方便我们看
  Serial.println(buttonState);          
  // 延时 20 毫秒，稍微等一下，让读取更稳定，避免误判
  delay(20);                            
}

3. 进阶代码（带按下判断和打印提示，更实用）

// 定义按钮连接的引脚
const int buttonPin = 26;  
// 存按钮状态的变量
int buttonState = 0;       

void setup() {             
  pinMode(buttonPin, INPUT); 
  Serial.begin(9600);        
}

void loop() {              
  buttonState = digitalRead(buttonPin); 
  Serial.println(buttonState);          
  delay(20);                            
  // 判断按钮是不是被按下（这里假设按下时是 HIGH 电平，具体看你的电路哦，有的电路按下是 LOW ，得灵活改）
  if (buttonState == HIGH) { 
    // 按下时，在串口打印提示
    Serial.println("Button is pressed!"); 
  } else {
    // 没按下（松开）时，打印另一个提示
    Serial.println("Button is released!"); 
  }
}

4. 硬件连接

按钮一端接 ESP32 的 26 号引脚，另一端接 GND 。如果想让按下时是高电平，可能还得接个上拉电阻（比如 10KΩ 接到 3.3V ），不过有些开发板内部有上拉/下拉电阻，也可以在代码里用 pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); 开启内部上拉，这样就不用外接电阻啦，具体看你需求和硬件情况调整。

四、ESP32 引脚模式与函数说明

（一）pinMode 函数

作用是设置引脚的工作模式，常用的模式有：

INPUT：输入模式，用来读取外部的电平信号，比如按钮状态。
OUTPUT：输出模式，用来输出高低电平，控制 LED 、继电器这些设备。
INPUT_PULLUP：内部上拉输入模式，开启引脚内部的上拉电阻，这样引脚在没外部信号时，默认是高电平，接上 GND 按下按钮就会变成低电平，能省掉外接上拉电阻的麻烦。
INPUT_PULLDOWN：内部下拉输入模式，类似上面，默认是低电平，接上 3.3V 按下按钮变高电平。

示例代码（设置不同模式）：

void setup() {
  // 设置 12 号引脚为输出模式，控制设备
  pinMode(12, OUTPUT); 
  // 设置 13 号引脚为输入模式，读信号
  pinMode(13, INPUT);  
  // 开启 14 号引脚内部上拉，读按钮常用这种
  pinMode(14, INPUT_PULLUP); 
}

void loop() {
  // 这里可以写对应的读写逻辑，比如用 digitalRead 读 13、14 脚，digitalWrite 控制 12 脚
}

（二）digitalWrite 函数

专门用来向指定引脚输出高低电平的，参数里 pin 是要控制的引脚号，value 可以是 HIGH（高电平，一般 3.3V ）或者 LOW（低电平，0V ）。不过要注意，不是所有引脚都能输出哦，像 34、35、36、39 这些引脚，一般只能作为输入，用 digitalWrite 控制它们输出是没用的，得避开这些引脚用输出功能～

示例（控制 LED ，和之前的 LED 代码呼应）：

const int ledPin = 27;
void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
  // 输出高电平，点亮
  digitalWrite(ledPin, HIGH); 
  delay(1000);
  // 输出低电平，熄灭
  digitalWrite(ledPin, LOW);  
  delay(1000);
}

（三）digitalRead 函数

用来读取指定引脚的电平状态，返回 HIGH 或者 LOW ，也就是高电平或者低电平，常用来读按钮、开关这些输入设备的状态。

示例（读按钮，和之前按钮代码呼应）：

const int buttonPin = 26;
int buttonState = 0;
void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  // 读取按钮引脚的状态
  buttonState = digitalRead(buttonPin); 
  Serial.println(buttonState);
  delay(20);
}

五、综合小项目：按钮控制 LED 亮灭

（一）需求

按下按钮，LED 点亮；松开按钮，LED 熄灭。把前面学的数字输入、输出结合起来用～

（二）代码实现（带详细注释）

// 定义 LED 引脚，接 LED 正极（串电阻）
const int ledPin = 27;  
// 定义按钮引脚，接按钮一端
const int buttonPin = 26; 

void setup() {
  // 设置 LED 引脚为输出模式，用来控制亮灭
  pinMode(ledPin, OUTPUT); 
  // 设置按钮引脚为输入模式，并且开启内部上拉电阻（这样按钮另一端接 GND ，按下时引脚变低电平）
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); 
}

void loop() {
  // 读取按钮引脚的状态，因为用了内部上拉，松开时是 HIGH ，按下时是 LOW 
  int buttonState = digitalRead(buttonPin); 
  
  // 判断按钮状态，如果是 LOW ，说明按下了
  if (buttonState == LOW) { 
    // 点亮 LED ，输出高电平
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
  } else {
    // 没按下，熄灭 LED ，输出低电平
    digitalWrite(ledPin, LOW);  
  }
  
  // 稍微延时一下，让检测更稳定，避免抖动（按钮按下松开时可能会有瞬间的电平乱跳）
  delay(20); 
}

（三）硬件连接

LED 长脚（正极）串 220Ω 电阻接到 ESP32 的 27 号引脚，短脚（负极）接 GND 。
按钮一端接 ESP32 的 26 号引脚，另一端接 GND 。因为代码里用了 INPUT_PULLUP ，所以不用外接上拉电阻，简单又方便～

上传代码后，按按钮试试，LED 就会跟着你的操作亮灭啦，是不是很有趣！

六、串口通信的使用

（一）作用

串口通信可以让 ESP32 和电脑之间传数据，我们在代码里用 Serial.println 把信息打印到串口监视器，就能看到程序运行的状态，比如按钮有没有被按下、传感器读了什么数据等等，调试程序超好用！

（二）基础代码示例（和之前按钮代码结合看状态）

const int buttonPin = 26;
int buttonState = 0;

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  // 初始化串口，波特率 9600 ，要和串口监视器设置的一致才能正常通信
  Serial.begin(9600); 
}

void loop() {
  buttonState = digitalRead(buttonPin);
  // 把按钮状态打印到串口
  Serial.println(buttonState); 
  delay(20);
  
  if (buttonState == HIGH) {
    Serial.println("按钮松开啦！");
  } else {
    Serial.println("按钮按下啦！");
  }
}

（三）查看串口监视器

在 Arduino IDE 右上角点那个“串口监视器”的图标（像放大镜旁边有个串口的标志），打开后设置波特率为 9600 ，就能看到打印出来的按钮状态和提示文字啦，方便我们调试、看程序运行情况。

七、总结

通过上面这些内容，你已经学会了 ESP32 在 Arduino 环境下的基础操作：

用 pinMode 设置引脚模式，让引脚当输入或输出。
用 digitalWrite 控制引脚输出高低电平，点亮 LED 这类设备。
用 digitalRead 读取引脚的电平，知道按钮有没有被按下。
还会用串口通信打印信息，调试程序。

接下来就可以自己动手扩展啦，比如接多个 LED 做流水灯，接多个按钮做复杂控制，或者结合其他传感器（像温湿度传感器、光敏电阻这些），做更有意思的物联网小项目，比如用 ESP32 连 WiFi ，把传感器数据传到手机或者电脑上，一步步玩起来，你会发现 ESP32 + Arduino 超好玩、超强大！要是遇到问题，多查查代码里的引脚对不对、硬件连接有没有错，慢慢调试，肯定能解决哒～

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