ESP-IDF: ESP32 GPIO 디지털 입력 읽기 4

ESP-IDF: ESP32 GPIO – 디지털 입력 읽기

 

이 가이드에서는 ESP-IDF(Espressif IoT 개발 프레임워크)를 사용하여 ESP32 보드의 GPIO 핀을 디지털 입력으로 설정하고 읽는 방법을 알아봅니다.

 

ESP32는 입력 또는 출력으로 설정할 수 있는 여러 개의 범용 입출력(GPIO) 핀을 제공하는 마이크로컨트롤러입니다. GPIO를 입력으로 설정하면 핀의 전압 레벨 0V 또는 3.3V를 읽어 푸시버튼, 스위치, 센서 또는 기타 구성 요소와 같은 장치의 현재 상태를 읽을 수 있습니다.

 

 

ESP-IDF개발 포스팅 관련 문서는 아래와 같습니다.

 

ESP-IDF: ESP32 프로그래밍 시작 가이드 1 

ESP-IDF: ESP32 LED 깜박임 예제 VS 코드 2 

ESP-IDF: ESP32 GPIO 디지털 출력 제어 3 

ESP-IDF: ESP32 GPIO 디지털 입력 읽기 4 

ESP-IDF: ESP32 GPIO PWM LED 밝기 조절 5 

 

 

 

ESP-IDF ESP32 GPIO 디지털 입력 읽기

 

사전 필수 조건

 

이 가이드를 따르기 전에 VS Code IDE(Microsoft Visual Studio Code)에 ESP-IDF 확장 프로그램을 설치해야 합니다. 아직 설치하지 않았다면 다음 가이드를 따라 설치하세요.

 

시작 가이드: VS Code를 사용하여 ESP-IDF로 ESP32 프로그래밍

 

또한 원하는 ESP32 개발 보드 모델이 필요합니다 .

 

ESP32 GPIO 디지털 입력

 

ESP-IDF에서 ESP32 GPIO를 디지털 입력으로 설정하려면 다음을 수행해야 합니다.

 

먼저 GPIO 핀을 구성해야 합니다. 핀 번호를 지정하고, 모드를 설정하고, 풀업 또는 풀다운 내부 저항을 활성화/비활성화하고, 인터럽트를 활성화/비활성화합니다.

 

예를 들어, 핀의 현재 레벨(상태)을 읽으려면 다음을 정의합니다. 다음 구조를 사용하는 함수 gpio_config() 를 정의해야 합니다.

 

#define BUTTON_PIN 4

gpio_config_t io_conf = {
    .pin_bit_mask = (1ULL << BUTTON_PIN),   // Select GPIO 4
    .mode = GPIO_MODE_INPUT,                  // Set as input
    .pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,     // Enable internal pull-up
    .pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE, // Disable pull-down
    .intr_type = GPIO_INTR_DISABLE        // Disable interrupts
};
gpio_config(&io_conf);

 

그런 다음 GPIO의 현재 레벨을 읽습니다(예: 1 = 해제됨 또는 0 = 눌림). 다음과 같이 gpio_get_level(BUTTON_PIN) 함수를 사용하세요:

 

gpio_get_level(BUTTON_PIN);

 

gpio_config_t 구조체

 

Public Member	Value
uint64_t pin_bit_mask	GPIO pin set with bit mask, for example: (1ULL << 4)
gpio_mode_t mode	GPIO_MODE_DISABLE, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_MODE_OUTPUT_OD, GPIO_MODE_INPUT_OUTPUT_OD, GPIO_MODE_INPUT_OUTPUT
gpio_pullup_t pull_up_en	GPIO_PULLUP_DISABLE, GPIO_PULLUP_ENABLE
gpio_pulldown_t pull_down_en	GPIO_PULLDOWN_DISABLE, GPIO_PULLDOWN_ENABLE
gpio_int_type_t intr_type	GPIO_INTR_DISABLE, GPIO_INTR_POSEDGE, GPIO_INTR_NEGEDGE, GPIO_INTR_ANYEDGE, GPIO_INTR_LOW_LEVEL, GPIO_INTR_HIGH_LEVEL, GPIO_INTR_MAX

 

 

대부분의 GPIO는 입력으로 사용할 수 있습니다. GPIO 34, GPIO 35, GPIO 36, GPIO 39는 입력 전용 핀입니다. 이 핀들에는 내부 풀업 또는 풀다운 저항이 없습니다.

 

ESP32 GPIO에 대해 자세히 알아보세요: ESP32 GPIO 참조 가이드

 

ESP32용 ESP-IDF 템플릿 앱 프로젝트 만들기

 

ESP-IDF 확장 기능은 필요한 모든 파일과 구성을 자동으로 생성하여 처음부터 프로젝트를 쉽게 만들 수 있는 방법을 제공합니다.

 

VS Code에서 새로운 ESP-IDF 프로젝트를 만들려면 다음 단계를 따르세요.

 

1. ESP-IDF Espressif 확장 프로그램을 엽니다.
2. " 고급 " 메뉴를 확장합니다.
3. " 새 프로젝트 마법사 " 옵션을 클릭하세요.
4. 프레임워크 버전을 선택하려면 " ESP-IDF v5.4.1 사용 "을 선택하세요.

 

ESP-IDF ESP32 새 프로젝트 만들기 마법사 메뉴

 

새 창이 열리면 다음 필드를 입력해야 합니다.

 

• 프로젝트 이름: 원하는 프로젝트 이름을 입력하세요.
• 프로젝트 디렉터리 입력: 폴더 아이콘을 클릭하고 모든 프로젝트 파일을 저장할 대상 폴더를 선택하세요. 어떤 디렉터리든 사용할 수 있습니다. 참고: Google Drive/One Drive/Dropbox 폴더는 사용하지 마세요 . 빌드 과정에서 많은 파일이 생성/쓰기되므로 클라우드 폴더에 있는 경우 프로세스가 매우 느릴 수 있습니다.
• ESP-IDF 대상: 대상 장치 칩을 선택합니다. 저는 esp32s3 칩이 장착된 ESP32를 사용하고 있습니다.
• ESP-IDF 보드: esp32s3 칩의 경우, 구성도 선택해야 합니다: ESP32-S 칩(내장 USB-JTAG를 통해);
• 직렬 포트: ESP32 보드를 컴퓨터에 연결한 상태에서 ESP32를 나타내는 올바른 COM 포트 번호를 선택하세요.
• 템플릿 선택: 파란색 버튼을 클릭하면 템플릿을 사용하여 새 프로젝트를 만들 수 있습니다.

 

ESP-IDF ESP32 새 프로젝트 만들기 마법사 메뉴 디렉토리 보드 템플릿 선택

 

메뉴에서 " template-app " 샘플 프로젝트를 선택하고 " template-app을 사용하여 프로젝트 만들기 " 버튼을 누릅니다.

 

 

ESP-IDF ESP32 새 프로젝트 만들기 템플릿 앱 옵션 선택

 

VS Code에서 ESP-IDF 프로젝트 열기

 

몇 초 후 VS Code 오른쪽 하단에 작은 알림이 나타납니다. " 예 "를 클릭하면 새로 생성된 ESP-IDF 프로젝트 템플릿이 열립니다.

 

 

ESP-IDF ESP32 새 창에서 프로젝트 열기 VS Code

 

중요: VS Code에서 ESP-IDF 프로젝트를 자동으로 열 수 있는 알림이 보이지 않으면 다음 지침에 따라 쉽게 열 수 있습니다.

 

파일 > 폴더 열기… 로 이동합니다 .

 

 

ESP-IDF ESP32 프로젝트 폴더 열기 VS 코드 파일 메뉴

 

컴퓨터에서 esp-idf-project 폴더 (이전에 정의한 프로젝트 폴더 이름)와 " 폴더 선택 "을 찾습니다.

 

 

ESP-IDF ESP32 프로젝트 열기 VS 코드 폴더 선택

 

이제 새 ESP-IDF 프로젝트 템플릿이 성공적으로 생성되어 열렸습니다.

 

ESP-IDF는 프로젝트에 필요한 여러 파일, 폴더 및 하위 폴더를 생성합니다. 이 가이드에서는 모든 기본 파일을 변경하지 않고 main.c 파일만 수정하는 것을 권장합니다.

 

예제 코드는 main.c 파일에 작성됩니다. 파일을 열려면 다음 지침을 따르세요.

 

왼쪽 사이드바의 첫 번째 아이콘을 클릭하여 프로젝트 탐색기를 엽니다.

 

1. 프로젝트 폴더 이름을 선택하세요. 제 경우에는 " ESP-IDF-PROJECT " 입니다 .
2. " main " 폴더를 확장합니다.
3. “ main.c ” 파일을 클릭합니다.
4. 기본 main.c 템플릿 파일이 코드 창에 로드됩니다.
5. VS Code에서 ESP-IDF ESP32 프로젝트 열기 메인 C 파일 찾아보기

 

 

 

ESP-IDF를 사용하여 ESP32 디지털 입력 읽기

 

ESP32 GPIO 4에 연결된 푸시 버튼을 읽는,  gpio_get_level()기능 을 하는 전체 main.c 코드는 다음과 같습니다.

 

/*  
  Rui Santos & Sara Santos - Random Nerd Tutorials
  https://RandomNerdTutorials.com/esp-idf-esp32-gpio-inputs/
*/

#include <stdio.h>
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>
#include <driver/gpio.h>
#include "sdkconfig.h"

#define BUTTON_PIN 4

void app_main(void)
{
    // Configure GPIO
    gpio_config_t io_conf = {
        .pin_bit_mask = (1ULL << BUTTON_PIN),   // Select GPIO 4
        .mode = GPIO_MODE_INPUT,                // Set as input
        .pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,       // Enable internal pull-up
        .pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE,  // Disable pull-down
        .intr_type = GPIO_INTR_DISABLE          // Disable interrupts
    };
    gpio_config(&io_conf);

    while (1) {
        // Read GPIO level (current state)
        int level = gpio_get_level(BUTTON_PIN);
        if (level == 0) {
            printf("Button Pressed!\n");
        } else {
            printf("Button Released...\n");
        }
        vTaskDelay(200 / portTICK_PERIOD_MS); // Delay 200ms
    }
}

 

 

코드 작동 방식

 

이 섹션에서는 코드가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다.

 

라이브러리

 

먼저 필요한 라이브러리를 포함합니다.

 

• stdio.h 표준 C 라이브러리가 사용됩니다.프린트프직렬 모니터에 디버깅 정보를 출력하는 기능
• FreeRTOS.h 핵심 FreeRTOS 유형과 기능을 제공합니다.
• 작업.h 비차단 지연 기능 사용을 허용합니다.vTaskDelay;
• driver/gpio.h GPIO를 구성하고 제어하는 ​​데 필요한 기능이 포함되어 있습니다.
• sdkconfig.h 프로젝트의 구성 파일을 포함합니다.

 

#include <stdio.h>
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>
#include <driver/gpio.h>
#include "sdkconfig.h"

 

핀 할당

 

이 라인은 GPIO 4에 연결된 푸시 버튼을 할당합니다. 보드 핀아웃과 일치하도록 다른 숫자로 변경하거나 다른 GPIO를 제어할 수 있습니다.

 

#define BUTTON_PIN 4

 

app_main(void)

 

ESP-IDF 프로젝트를 생성할 때 이 함수는 항상 호출되어 실행됩니다. 이 함수는 모든 ESP-IDF 애플리케이션용 코드를 작성해야 하는 곳으로, 아두이노 프로그래밍의 setup() 함수와 동일합니다. ESP32가 부팅되면 ESP-IDF 프레임워크가 app_main을 호출합니다.

 

void app_main(void)
{
    // your code goes here
}

 

 

app_main(void) 함수에서 먼저 푸시버튼 GPIO를 사용하여 GPIO 구성 변수를 생성하고, 입력(INPUT)으로 설정하며, 풀다운 저항기와 인터럽트를 비활성화합니다. 내부 풀업 저항기가 활성화되어 있으므로 푸시버튼에 외부 저항기를 연결할 필요가 없습니다:

 

 

// Configure GPIO
gpio_config_t io_conf = {
    .pin_bit_mask = (1ULL << BUTTON_PIN), // Select GPIO 4
    .mode = GPIO_MODE_INPUT,               // Set as input
    .pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,     // Enable internal pull-up
    .pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE, // Disable pull-down
    .intr_type = GPIO_INTR_DISABLE        // Disable interrupts
};

 

 

 

그런 다음, GPIO를 입력으로 구성하기 위해 gpio_config(&io_conf) 함수를 호출합니다. 이는 해당 핀의 전류 레벨(HIGH 또는 LOW 반환)을 얻기 위함입니다.

 

gpio_config(&io_conf);

 

while(1)은 무한 루프를 실행하여 현재 GPIO 레벨을 지속적으로 확인하도록 보장합니다.

 

while (1) {
    // Read GPIO level (current state)
    int level = gpio_get_level(BUTTON_PIN);
    if (level == 0) {
        printf("Button Pressed!\n");
    } else {
        printf("Button Released\n");
    }
    vTaskDelay(200 / portTICK_PERIOD_MS); // Delay 200ms
}

 

무한 루프 내부에서 현재 GPIO 레벨을 읽고 저장합니다.

 

int level = gpio_get_level(BUTTON_PIN);

 

반환된 레벨이 0이면 버튼이 눌렸다는 것을 의미합니다. 디버깅을 위해 시리얼 모니터에 "버튼이 눌렸습니다!"라는 메시지를 출력할 수 있습니다.

 

if (level == 0) {
    printf("Button Pressed!\n");
}

 

 

푸시버튼을 누르고 있지 않으면 시리얼 모니터에 "버튼이 놓였습니다…"라는 메시지가 표시됩니다.

 

else {
    printf("Button Released...\n");
}

 

마지막으로 200밀리초의 지연을 추가합니다.

 

vTaskDelay(200 / portTICK_PERIOD_MS);

 

ESP32 보드에 코드 빌드 및 플래시

 

ESP-IDF 코드를 ESP32에 빌드하고 플래싱하려면 항상 다음 절차를 따라야 합니다. 플래싱 방식(UART), COM 포트 번호, 대상 장치(ESP32)를 선택하고, 코드를 빌드한 후, 마지막으로 보드에 플래싱하면 됩니다. 이 모든 명령은 VS Code 하단 메뉴 막대에서 사용할 수 있습니다.

 

모든 옵션이 올바른지 확인하세요(프로젝트 마법사를 사용한 경우 이미 올바르게 구성되어 있을 수 있음).

 

VS Code ESP-IDF 모든 구성된 설정 UART COM 포트 대상 보드 확인

 

하지만 설정이 올바르지 않은 경우, 다음 지침에 따라 모든 것이 올바르게 설정되었는지 확인하세요. 먼저 " 별 " 아이콘을 클릭하고 플래시 방식을 UART 로 선택하세요 .

 

 

VS Code ESP-IDF 플래시 UART 옵션을 선택하여 플래시 ESP32 프로그래밍

 

ESP32 보드가 컴퓨터에 연결된 상태에서 COM 포트(플러그 아이콘)를 클릭하고 ESP32를 나타내는 올바른 포트 번호를 선택합니다.

 

 

VS Code ESP-IDF 프로그래밍 ESP32 보드 올바른 COM 포트 번호 선택

 

대상 장치도 선택해야 합니다. 하단 표시줄의 칩 아이콘을 클릭하세요. 제 경우에는 esp32s3 칩이 장착된 ESP32를 사용하고 있습니다.

 

 

VS 코드 ESP32 S3 또는 올바른 대상 장치 ESP-IDF를 선택하세요

 

이 보드의 경우 ESP32-S 칩(내장 USB-JTAG를 통해) 구성도 선택해야 합니다 .

 

VS Code ESP-IDF 내장 USB JTAG 대상 장치를 통해 ESP32 S3 칩을 선택합니다.

 

 

 

 

마지막으로, VS Code 하단의 명령 모음에도 비슷한 옵션이 선택되어 있어야 합니다.

 

 

VS Code ESP-IDF 모든 구성된 설정 UART COM 포트 대상 보드 확인

 

이제 아래 이미지에 표시된 것처럼 렌치 아이콘( 프로젝트 빌드 )을 클릭하여 프로젝트를 빌드할 수 있습니다.

 

 

VS 코드 빌드 프로젝트 예제 코드 ESP32 ESP-IDF

 

프로젝트를 처음 빌드할 때는 보통 시간이 조금 더 걸립니다. 완료되면 터미널 메뉴에 비슷한 메시지가 출력되고 " 빌드 성공 "이라는 메시지가 표시됩니다.

 

 

VS 코드 빌드 예제 프로젝트 ESP32 ESP-IDF 성공 메시지

 

이제 마지막 단계입니다. " 장치 플래시 " 버튼(천둥 모양 아이콘)을 클릭하여 ESP-IDF 프로젝트를 ESP32에 플래시할 수 있습니다.

 

 

VS Code Flash Hello World 코드 프로젝트를 ESP32 ESP-IDF로 변환

 

보드에 따라 ESP32의 온보드 BOOT 버튼을 길게 눌러 플래싱 모드로 전환해야 할 수도 있습니다. 프로세스가 완료되면 " 플래시 완료 "라는 정보 메시지가 나타납니다.

 

 

VS Code Flash Hello World 프로젝트를 ESP32 ESP-IDF로 완료 성공 메시지

 

회로 연결도

 

회로를 만드는 데 필요한 부품 목록은 다음과 같습니다.

 

• ESP32 ( 최고의 ESP32 개발 보드 읽기 )
• 푸시버튼
• 브레드보드
• 점퍼 와이어

 

푸시 버튼을 GPIO 4에 연결하세요. 아래 회로도와 같습니다. ESP32-S3 DevKitC 보드를 사용하고 있습니다 .

 

 

ESP-IDF ESP32 디지털 입력 회로 배선 다이어그램 푸시 버튼 읽기

 

데모

 

모든 단계를 따라왔다면 푸시버튼 코드 예제가 보드에서 성공적으로 실행될 것입니다. 터미널 창을 열고 화면 아이콘으로 표시된 " 장치 모니터링 " 도구를 클릭하세요.

 

 

VS 코드 터미널 창 모니터 장치 ESP32 ESP-IDF 열기

 

물리적 푸시 버튼을 여러 번 누르세요:

 

 

ESP32 ESP-IDF 푸시 버튼 읽기 디지털 입력

 

터미널은 현재 GPIO 상태에 따라 " 버튼을 눌렀습니다! " 및 " 버튼을 놓았습니다... " 라는 메시지를 인쇄해야 합니다 .

 

 

ESP-IDF ESP32 디지털 입력 푸시버튼 데모 터미널 읽기

 

마무리하기

 

이 튜토리얼에서는 VS Code를 사용하여 ESP-IDF 프레임워크로 ESP32를 프로그래밍하고 현재 GPIO 디지털 입력 값을 읽는 방법을 배웠습니다. 다음 가이드에서는 ESP-IDF GPIO 아날로그 입력에 대해 다루겠습니다.

 

기타 ESP-IDF 가이드:

 

VS Code를 사용하여 ESP-IDF로 ESP32 프로그래밍하기 – 시작 가이드

ESP-IDF: ESP32 LED 깜박임 예제(VS 코드)

ESP-IDF: LEDC(LED 밝기 제어)가 포함된 ESP32 GPIO PWM

 

한편, ESP32 보드에 대해 자세히 알아보려면 ESP32 리소스(Arduino IDE 포함)를 확인하세요.

 

Arduino IDE로 ESP32 배우기(eBook)

더 많은 ESP32 프로젝트와 튜토리얼

 

읽어주셔서 감사합니다.