Android IOIO Digital I/O 篇(上) -- Digital Output

數位輸入和輸出是數位硬體系統的基本建構區塊，這就是經常所聽到的GPIO。
一個 logic-level 信號有兩種狀態：LOW 和 HIGH，分別為 0 和 1 也可以用 false 和 true 來表示。
每個Android IOIO接腳功能可以是 Digital Input 或 Digital Output 這取決於軟體寫作方式。

本單元分為上下兩篇為IOIO入門基礎，本篇為上篇主要介紹Digital Output部分，Digital Output是預設的操作方式，此時:
當每個腳位為 LOW 狀態時電壓將降至 0V (接地)；
當每個腳位為 HIGH 狀態時會輸出電壓3.3V。

比較特別的地方是當需要驅動5V電路時，某些腳位[註1]在程式中我們只要定義為open-drain mode便可以當成"open-drain"功能，
所謂open-drain mode當:
腳位為 LOW 狀態時電壓將降至 0V (接地)；
腳位為 HIGH 狀態時為高阻抗(斷路)。

關於"open-drain"有興趣的可以去翻一下塵封已久的電子學應該可以找到比較詳細的資料。
使用open-drain mode要注意，不建議使用混和電壓；例如如接腳1為5V及接腳2為3.3V兩電壓共用在同一電路上，
此時當腳位同時為 LOW 接地狀態時3.3V及5V電路的接地可能產生巨額洩漏電流會流向接腳會造成IOIO損壞或者損壞對方電路上的零件。

另外，為保護IOIO流入20mA以上過大電流，最好在接電壓的中間串一個限流電阻，該電阻在3.3V時建議值為150Ω以上。

實作:
在實作Digital Output建議先執行過HelloIOIO，然後以相同的方法執行HelloIOIOPower，
首先到 http://codaset.com/ytai/ioio/wiki/Downloads 下載Demo程式，例如:App-IOIO0301.zip 然後解開該檔案，在applications目錄中就可以看到HelloIOIOPower專案。
從這這隻程式在手機上執行時未接到IOIO會顯示 "Waiting for IOIO to connect..." ，當IOIO接到手機時則會顯示 "IOIO connected!"。
所以在這支程式中我們可以學習到如何判斷IOIO有沒有接到手機。

不過這篇的重點是Digital Output，在程式第 100 行可以看到:

DigitalOutput led = ioio_.openDigitalOutput(0, true);

這表示 Pin0 定義成 led 然後預設是High電位，不過是不是在IOIO上沒看到 Pin0呢?
此時的Pin0指的是IOIO正中央start的那個LED，因為Pin0只能做這個功能所以這行程式寫成下列方式同樣可以執行:

DigitalOutput led = ioio.openDigitalOutput(IOIO.LED_PIN, true);

由此可知，在括號中代表的意思是 (pinNum, startValue)
pinNum:代表IOIO接腳 ( 0~48；0=start LED)
startValue代表程式執行時預設值(true or false)，這個起始預設值可有可無。

然後可以接著看到程式中第 102 行:

led.write(!button_.isChecked());

這行代表當偵測到按下button後，寫入false然後你會看到LED會亮起來，反之則熄滅。
因此，如果要設定一個接腳一般的寫法是:
led.write(false); --> 為LOW，接地(0V)
out.write(true); --> 為High，高電位(+3.3V)

所以如果將程式中 0 這個數字改成 1~48時，當執行程式的時候你可以拿三用電表去測量接腳的電壓變化，將會看到 0V(false) or 3.3V(true)的變化。

接下來open-drain mode要怎樣做呢?
要使用open-drain mode只要將:

DigitalOutput led = ioio_.openDigitalOutput (pinNum, startValue) ;

改成:

DigitalOutput out = ioio.openDigitalOutput(pinNum, DigitalOutput.Spec.Mode.OPEN_DRAIN, startValue);

從上面看來差別在 DigitalOutput.Spec.Mode.OPEN_DRAIN 這個部分，此時再次拿三用電表去測量接腳的電壓變化，可以看到???
這部分就賣個關子，由實驗者自行找答案了............

以下是我使用 Digital Output 做幾個LED Demo:
1. LED開關
電路圖如下:

程式執行畫面如下:

執行結果:


2.七段顯示器執行結果:(由於輸出電壓只有3.3V如接限流電阻會比較暗，這部分我並沒有使用限流電阻)


3.時鐘: (這部分電路使用掃描方式來顯示時間，在程式還有很大空間可以修改因為執行結果會閃爍)


註1:
欲使用open-drain模式，請參照接腳表中5V欄位有打勾的才有支援，查詢IOIO接腳表網址:
https://github.com/ytai/ioio/wiki/Getting-To-Know-The-Board
上述網址中的下半部找到: Detailed Pin Function Table

參考:
Wiki: 'Digital I/O' for ytai's IOIO
https://github.com/ytai/ioio/wiki/Digital-IO