ESP8266作為微控制器-硬體
ESP8266本身是一個功能非常強大的微控制器。在本章中，我們先介紹ESP8266的非Wi-Fi特定功能。
數位I / O
與一般的Arduino一樣，ESP8266具有數位輸入/輸出引腳（I / O或GPIO，通用輸入/輸出引腳）。顧名思義，它們可用作數位輸入以讀取數位電壓，也可用作數位輸出以輸出0V（sink current）或3.3V（source current）。
電壓和電流限制
ESP8266是3.3V微控制器，因此其I / O也以3.3V工作。引腳不能承受5V的電壓，在任何引腳上施加超過3.6V的電壓都會殺死晶片。
單個GPIO引腳可吸收的最大電流為12mA。
可用的針腳
ESP8266有17個GPIO引腳（0-16），但是您只能使用11個GPIO引腳，因為6個引腳（GPIO 6-11）用於連接快閃記憶體晶片。這是ESP8266旁邊的8腳小晶片。如果嘗試使用這些引腳之一，則可能會使程序崩潰。
GPIO 1和GPIO 3用作硬體序列埠口（UART）的TX和RX，因此在大多數情況下，發送/接收序列數據時，不能將它們用作常規I / O。
開機模式
某些I / O引腳在引導期間具有特殊功能：它們在3種引導模式中選擇1種：
| GPIO15 | GPIO0 | GPIO2 | Mode |
|---|---|---|---|
| 0V | 0V | 3.3V | Uart Bootloader |
| 0V | 3.3V | 3.3V | Boot sketch (SPI flash) |
| 3.3V | X | X | SDIO mode (not used for Arduino) |
注意：您不必在GPIO2上增加一個外部上拉電阻，內部的上拉電阻在啟動時會啟用。
內部上拉/下拉電阻
GPIO 0-15都內建有上拉電阻，就像在Arduino中一樣。GPIO16內置下拉電阻。
PWM
與大多數Atmel晶片（Arduino）不同，ESP8266不支持硬體PWM，但是所有數字引腳均支持軟體PWM。預設PWM範圍是10-bits @ 1kHz，但可以更改（最大> 14-bit @ 1kHz）。
類比輸入
ESP8266有一個類比輸入，輸入範圍為0-1.0V。例如，如果提供3.3V，將損壞晶片。有些板（例如NodeMCU、WeMos D1 mini）具有板載電阻分壓器，以獲得更容易的0-3.3V範圍。您也可以使用微調電位計作為分壓器。
ADC（類比-數位轉換器）的分辨率為10 bits。
通訊
序列埠
ESP8266有兩個硬體
UART （Serial ports）：引腳1和3上的UART0（分別為TX0和RX0）以及引腳2和8上的UART1（分別為TX1和RX1），但是，GPIO8用於連接快閃記憶體晶片。這意味著UART1只能發送數據。
UART0在引腳15和13（分別為RTS0和CTS0）上具有硬體分流控制。這兩個引腳可用作備用TX0和RX0引腳。
I²C
ESP沒有硬體TWI（兩線接口），但可以軟體實現。意思是您幾乎可以使用任何兩個數位引腳。預設情況下，I²C library將引腳4用作SDA，將引腳5用作SCL。（數據手冊將GPIO2指定為SDA，將GPIO14指定為SCL。）最大速度約為450kHz。
SPI
ESP8266有一個可供使用者的SPI連接，稱為HSPI。它使用GPIO14作為CLK，使用12作為MISO，使用13作為MOSI，使用15作為Slave Select（SS）。它可以在從(Slave)模式和主(Master)模式下使用（用軟體）。
GPIO概述
| GPIO | 功能 | 狀態 | 限制條件 |
|---|---|---|---|
| 0 | 啟動模式選擇 | 3.3伏 | 沒有Hi-Z |
| 1 | TX0 | – | 在序列傳輸期間不可用 |
| 2 | 啟動模式選擇 TX1 | 3.3V（僅啟動） | 啟動時不接地 啟動時發送微調數據 |
| 3 | RX0 | – | 在序列傳輸期間不可用 |
| 4 | SDA（I²C） | – | – |
| 5 | SCL（I²C） | – | – |
| 6 – 11 | Flash connection | X | 不可用，也沒有損壞 |
| 12 | MISO（SPI） | – | – |
| 13 | MOSI（SPI） | – | – |
| 14 | SCK（SPI） | – | – |
| 15 | SS（SPI） | 0V | 上拉電阻不可用 |
| 16 | 睡眠喚醒功能 | – | 沒有上拉電阻，而是下拉電阻 應連接到RST才能喚醒 |
ESP8266作為微控制器-軟體
ESP的大多數微控制器功能都使用與一般Arduino完全相同的語法，因此非常容易上手。
數位I / O
就像一般的Arduino一樣，可以設定引腳的功能pinMode(pin, mode);這裡pin是GPIO number*，mode可以是INPUT(預設)，OUTPUT或INPUT_PULLUP啟用GPIO 0-15內建的上拉電阻。要啟用GPIO16的下拉電阻，必須使用INPUT_PULLDOWN_16。
（*）NodeMCU、WeMos D1 mini使用不同的引腳對應。要設定NodeMCU、WeMos D1 mini引腳（例如pin 5），請使用D5：例如：pinMode(D5, OUTPUT);
要將輸出引腳設定為高電位（3.3V、5V）或低電平（0V），請使用digitalWrite(pin, value);這裏 pin是數位引腳，以及value1或0（或HIGH和LOW）。
要讀取輸入，請使用 digitalRead(pin);
要在某個引腳上啟用PWM，請使用analogWrite(pin, value);這裏pin是數位引腳，value是0到1023之間的數字。
您可以使用命令更改PWM輸出的範圍 analogWriteRange(new_range);
更改頻率可用analogWriteFreq(new_frequency);，new_frequency在100到1000Hz之間。
類比輸入
就像在Arduino上一樣，您可以analogRead(A0)用來得到類比輸入上的類比電壓。（0 = 0V，1023 = 5.0V）。
ESP還可以使用ADC來測量電源電壓（V CC）。為此ADC_MODE(ADC_VCC);，請將其設定在程式碼的頂部，並用於ESP.getVcc();實際獲得電壓。
如果使用它讀取電源電壓，則無法將其他任何東西連接到類比引腳。
通訊
序列通訊
要使用UART0（TX = GPIO1，RX = GPIO3），你可以使用Serial對象，就像在一個Arduino： Serial.begin(baud)。
要使用備用引腳（TX = GPIO15，RX = GPIO13），設定Serial.swap()在Serial.begin之後使用。
要使用UART1（TX = GPIO2），請使用Serial1物件。
read, write, print, println, ...支持所有Arduino Stream功能。
I²C和SPI
您可以像通常那樣使用預設的Arduino library語法。
與RF部分共享CPU時間
為ESP8266編寫程序時要記住的一件事是，您的程式碼必須與Wi-Fi和TCP堆疊（在後台執行處理所有Wi-Fi和IP連接的軟體）共享資源（CPU時間和記憶體）。
如果您的代碼執行時間太長，並且不讓TCP堆疊執行其操作，則可能會崩潰，或者可能會丟失數據。最好將loop執行時間保持在幾百毫秒以下。
每次重複主循環時，您的程式最好有分配時間給Wi-Fi和TCP，以處理Wi-Fi和TCP的請求。
如果您的循環花費的時間超過此時間，則必須使用包含delay(0);或將CPU時間分配給Wi-Fi / TCP堆疊yield();。否則，網絡通信將無法正常工作，並且如果通信時間超過3秒，則WDT（看門狗定時器）將重置ESP。如果禁用了WDT，則在8秒多一點之後，硬體WDT將reset晶片。
從微控制器的角度來看，3秒是很長的時間（2.4億個時鐘週期），因此，除非您進行非常繁瑣的數字運算或通過Serial發送非常長的字符串，否則您將不會受到影響。請記住，您要將yield();放在for或while循環中裏，這不會花比100ms更長的時間。
資料來源
如果您喜歡一些更高級的知識，例如EEPROM或深度睡眠等，則在GitHub頁面上有更多詳細信息。
