继电器与输入

概述

YF3300-ESP32S3 开发板提供了：

• 继电器输出：1 路继电器（Q1），可用于控制外部设备（如灯光、电机、阀门等）。继电器为常开型，吸合时负载接通，释放时断开。
• 开关量输入：2 路数字输入（I1、I2），可检测外部开关、传感器等的高低电平状态。

本章节将介绍如何使用 GPIO 接口控制继电器输出和读取开关量输入状态。

所需 NuGet 包

包名	说明
nanoFramework.CoreLibrary	.NET nanoFramework 核心库
nanoFramework.Runtime.Events	事件运行时支持
nanoFramework.System.Device.Gpio	GPIO 操作库
nanoFramework.Hardware.Esp32	ESP32 硬件底层库（引脚映射等）
YFSoft.Hardware.YF3300_ESP32S3	本项目的硬件引脚定义库（自研）

硬件引脚映射

YF3300-ESP32S3 主板定义了以下引脚：

功能	引脚名称	GPIO 编号
继电器输出 Q1	Q1	IO48
开关量输入 I1	I1	IO21
开关量输入 I2	I2	IO47
用户指示灯	UserLED	IO39
通信指示灯	CommLED	IO40
按键 BOOT	BOOT	IO0

所有引脚定义均封装在 YFSoft.Hardware.YF3300_ESP32S3.Mainboard.Pins 类中，推荐使用常量而非直接写 GPIO 编号。

核心概念

继电器输出

• 吸合：GPIO 输出高电平（High），继电器线圈得电，触点闭合。
• 释放：GPIO 输出低电平（Low），继电器断电，触点断开。

开关量输入

• 开关量输入检测外部电平：当外部开关接通到 GND 时，引脚为低电平（Low）；断开时为高电平（High，需外部上拉或内部上拉）。
• 本示例中，输入引脚未启用内部上拉，需外部电路提供确定电平（如开关到 GND，并外接上拉电阻）。读数为 PinValue.High 表示未触发，PinValue.Low 表示触发。

代码实现

YF3300_ESP32S3.cs

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;
using System.Device.Gpio;
using nanoFramework.Hardware.Esp32;
using YFSoft.Hardware.YF3300_ESP32S3;

namespace RelayDI2Test
{
    public class Program
    {
        // GPIO控制器
        private static GpioController _gpio;

        // 继电器输出引脚 - IO48
        private static GpioPin _Q1;
        // 继电器状态跟踪变量
        private static bool _relayOn = false;

        // 开关量输入引脚
        private static GpioPin _I1; // 开关量1 - IO21
        private static GpioPin _I2; // 开关量2 - IO47

        public static void Main()
        {
            Debug.WriteLine("=== YF3300-ESP32S3 继电器输出与开关量输入测试 ===");
            
            try
            {
                // 初始化硬件
                InitializeHardware();
                
                // 主循环
                MainLoop();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.WriteLine($"错误: {ex.Message}");
            }

            Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
        }

        /// <summary>
        /// 初始化硬件引脚
        /// </summary>
        private static void InitializeHardware()
        {
            Debug.WriteLine("\n初始化硬件...");

            // 创建GPIO控制器
            _gpio = new GpioController();

            // 初始化继电器输出 - IO48
            Debug.WriteLine($"继电器Q1: IO{Mainboard.Pins.Q1} 配置为输出");
            _Q1 = _gpio.OpenPin(Mainboard.Pins.Q1);
            _Q1.SetPinMode(PinMode.Output);
            _relayOn = false;
            _Q1.Write(PinValue.Low); // 默认关闭
            Debug.WriteLine("继电器初始状态: 释放");

            // 初始化开关量输入 - IO21（禁用内部上拉）
            Debug.WriteLine($"开关量I1: IO{Mainboard.Pins.I1} 配置为输入(禁用上拉)");
            _I1 = _gpio.OpenPin(Mainboard.Pins.I1);
            _I1.SetPinMode(PinMode.Input);

            // 初始化开关量输入 - IO47（禁用内部上拉）
            Debug.WriteLine($"开关量I2: IO{Mainboard.Pins.I2} 配置为输入(禁用上拉)");
            _I2 = _gpio.OpenPin(Mainboard.Pins.I2);
            _I2.SetPinMode(PinMode.Input);

            Debug.WriteLine("硬件初始化完成！");
        }

        /// <summary>
        /// 主循环
        /// </summary>
        private static void MainLoop()
        {
            Debug.WriteLine("\n=== 开始测试 ===");
            Debug.WriteLine("开关量状态实时监测");
            Debug.WriteLine("------------------------");

            int tickCount = 0;

            while (true)
            {
                tickCount++;

                // tickCount > 0 
                if (tickCount > 0 && tickCount % 60 == 0)
                {
                    ToggleRelay();
                }

                // 读取开关量状态
                ReadDigitalInputs();

                Thread.Sleep(500);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 切换继电器状态
        /// </summary>
        private static void ToggleRelay()
        {
            // 反转状态
            _relayOn = !_relayOn;
            
            // 写入新状态
            PinValue value = _relayOn ? PinValue.High : PinValue.Low;
            _Q1.Write(value);

            string status = _relayOn ? "吸合" : "释放";
            Debug.WriteLine($"继电器Q1: {status}");
        }

        /// <summary>
        /// 读取开关量输入
        /// </summary>
        private static void ReadDigitalInputs()
        {
            // 读取I1状态和实际电平
            PinValue i1Value = _I1.Read();
            bool i1Triggered = i1Value == PinValue.Low;
            
            // 读取I2状态和实际电平
            PinValue i2Value = _I2.Read();
            bool i2Triggered = i2Value == PinValue.Low;

            Debug.WriteLine($"I1: {(i1Triggered ? "触发" : "未触发")} (电平: {i1Value}) | I2: {(i2Triggered ? "触发" : "未触发")} (电平: {i2Value}) ");
        }
    }
}

Program.cs

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;
using System.Device.Gpio;
using nanoFramework.Hardware.Esp32;
using YFSoft.Hardware.YF3300_ESP32S3;

namespace RelayDI2Test
{
    public class Program
    {
        // GPIO控制器
        private static GpioController _gpio;

        // 继电器输出引脚 - IO48
        private static GpioPin _Q1;
        // 继电器状态跟踪变量
        private static bool _relayOn = false;

        // 开关量输入引脚
        private static GpioPin _I1; // 开关量1 - IO21
        private static GpioPin _I2; // 开关量2 - IO47

        public static void Main()
        {
            Debug.WriteLine("=== YF3300-ESP32S3 继电器输出与开关量输入测试 ===");
            
            try
            {
                // 初始化硬件
                InitializeHardware();
                
                // 主循环
                MainLoop();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Debug.WriteLine($"错误: {ex.Message}");
            }

            Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
        }

        /// <summary>
        /// 初始化硬件引脚
        /// </summary>
        private static void InitializeHardware()
        {
            Debug.WriteLine("\n初始化硬件...");

            // 创建GPIO控制器
            _gpio = new GpioController();

            // 初始化继电器输出 - IO48
            Debug.WriteLine($"继电器Q1: IO{Mainboard.Pins.Q1} 配置为输出");
            _Q1 = _gpio.OpenPin(Mainboard.Pins.Q1);
            _Q1.SetPinMode(PinMode.Output);
            _relayOn = false;
            _Q1.Write(PinValue.Low); // 默认关闭
            Debug.WriteLine("继电器初始状态: 释放");

            // 初始化开关量输入 - IO21（禁用内部上拉）
            Debug.WriteLine($"开关量I1: IO{Mainboard.Pins.I1} 配置为输入(禁用上拉)");
            _I1 = _gpio.OpenPin(Mainboard.Pins.I1);
            _I1.SetPinMode(PinMode.Input);

            // 初始化开关量输入 - IO47（禁用内部上拉）
            Debug.WriteLine($"开关量I2: IO{Mainboard.Pins.I2} 配置为输入(禁用上拉)");
            _I2 = _gpio.OpenPin(Mainboard.Pins.I2);
            _I2.SetPinMode(PinMode.Input);

            Debug.WriteLine("硬件初始化完成！");
        }

        /// <summary>
        /// 主循环
        /// </summary>
        private static void MainLoop()
        {
            Debug.WriteLine("\n=== 开始测试 ===");
            Debug.WriteLine("继电器每5秒切换一次");
            Debug.WriteLine("开关量状态实时监测");
            Debug.WriteLine("------------------------");

            int tickCount = 0;

            while (true)
            {
                tickCount++;

                // 每5秒切换继电器（每500ms计数一次，10次=5秒）
                // tickCount > 0 确保第一次切换从第5秒开始
                if (tickCount > 0 && tickCount % 60 == 0)
                {
                    ToggleRelay();
                }

                // 读取开关量状态
                ReadDigitalInputs();

                Thread.Sleep(500);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 切换继电器状态
        /// </summary>
        private static void ToggleRelay()
        {
            // 反转状态
            _relayOn = !_relayOn;
            
            // 写入新状态
            PinValue value = _relayOn ? PinValue.High : PinValue.Low;
            _Q1.Write(value);

            string status = _relayOn ? "吸合" : "释放";
            Debug.WriteLine($"继电器Q1: {status}");
        }

        /// <summary>
        /// 读取开关量输入
        /// </summary>
        private static void ReadDigitalInputs()
        {
            // 读取I1状态和实际电平
            PinValue i1Value = _I1.Read();
            bool i1Triggered = i1Value == PinValue.Low;
            
            // 读取I2状态和实际电平
            PinValue i2Value = _I2.Read();
            bool i2Triggered = i2Value == PinValue.Low;

            Debug.WriteLine($"I1: {(i1Triggered ? "触发" : "未触发")} (电平: {i1Value}) | I2: {(i2Triggered ? "触发" : "未触发")} (电平: {i2Value}) ");
        }
    }
}