《ESP32-S3使用指南—MicroPython版 V1.0》第十章 EXIT实验

正点原子

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第十章 EXIT实验

       在前面几章的学习中，我们掌握了ESP32-S3的IO口最基本的操作。本章我们将介绍如何把ESP32-S3的IO口作为外部中断输入来使用，在本章中，我们将以中断的方式，实现我们在第九章所实现的功能。
       本章分为如下几个小节：
       10.1 外部中断简介
       10.2 machine.Pin 类
       10.3 硬件设计
       10.4 软件设计
       10.5 下载验证

       10.1 外部中断简介
       很多时候，我们程序采集一个传感器的数据，采集后就要进行分析判断，若符合某个条件就会做出处理。为了随时根据传感器的变化做出反应，所以程序需要一直重复这个过程。这种方式称为轮询，这种方式是最简单的。
       但轮询有时候并不能很好完成一些实际场景的应用，比如在某个时刻按下按键，但这时候程序执行的是采集传感器数据的过程，这就意味着没有检测到按键按下的动作，此时该系统就成了无法正常响应的系统了。通过对该按键配置外部中断功能，这时候就能很好解决上述问题。
       外部中断是由外部设备发起请求的中断。每个中断对应一个中断程序，中断可以看作一段独立于主程序之外的程序，也称为中断回调函数。当中断被触发时，控制器会暂停当前正在运行的主程序，而跳转去运行中断程序。当中断程序运行完毕，则返回到先前主程序暂停的位置，继续运行主程序，如此便可达到实时响应处理事件的效果。中断程序运行示意图如下图所示。

图10.1.1 中断程序执行示意图

       10.2 machine.Pin 类

       1，machine.Pin 类的构造方法
       machine.Pin 类操作方法相关内容，请参考章节七 LED实验的7.1小节。

       2，machine.Pin 类的方法

       ①：设置外部中断
       其函数原型如下：

1. Pin.irq(handler=None,trigger=(Pin.IRQ_FALLING | Pin.IRQ_RISING))

复制代码

       此方法的参数描述如下：

表10.2.1.1 Pin.irq方法的参数描述

       返回值：一个回调对象。

       10.3 硬件设计

       1. 例程功能
       本章实验功能简介：通过外部中断的方式让开发板上的BOOT独立按键控制LED灯翻转。

       2. 硬件资源

       1）LED灯
              LED-IO1

       2）独立按键
              BOOT-IO0

       3. 原理图
       独立按键硬件部分的原理图，如下图所示。

图10.3.1 独立按键与ESP32-S3连接原理图

       这里需要注意的是：BOOT设计为采样到按键另一端的低电平为有效电平。

       10.4 软件设计

       10.4.1 程序流程图
       程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图：

图10.4.1.1 程序流程图

       10.4.2 程序解析
       本书籍的代码都在main.py脚本下编写的，读者可在光盘资料下找到对应的源码。EXIT实验main.py源码如下：

1. from machine import Pin
   
2. import time
   
3. 
   
4. 
   
5. # 定义全局变量
   
6. global led, key
   
7. 
   
8. """
   
9. * @brief       按键中断服务函数
   
10. * @param       key:定时器句柄
    
11. * @retval      无
    
12. """
    
13. def KEY_INT_IRQHandler(key):
    
14.    
    
15.     global led, key
    
16.     time.sleep_ms(10)                           # 按键消抖
    
17.    
    
18.     if key.value() == 0:
    
19.         global led_state
    
20.         led_state = led.value()
    
21.         led.value(not led_state)
    
22. 
    
23. """
    
24. * @brief       程序入口
    
25. * @param       无
    
26. * @retval      无
    
27. """
    
28. if __name__ == '__main__':
    
29.    
    
30.     # 初始化LED并输出高电平
    
31.     led = Pin(1,Pin.OUT,value = 1)
    
32.     # 配置key引脚模式及上下拉
    
33.     key = Pin(0,Pin.IN,Pin.PULL_UP)
    
34.     # 定义中断，下降沿触发
    
35.     key.irq(KEY_INT_IRQHandler,Pin.IRQ_FALLING)
    
36.     # 主循环，防止程序退出
    
37.     while True:
    
38.         pass

复制代码

       该示例主要用于通过按键来控制LED灯的状态。具体来说，当按键被按下时，LED灯的状态会被切换（如果灯原本是亮的，则会熄灭；如果灯原本是熄灭的，则会亮起）。为了实现这个功能，程序首先初始化了LED灯和按键，并为按键配置了一个中断。当中断被触发（即按键被按下）时，程序会先等待10毫秒以消除按键抖动，然后检查按键的状态。如果按键状态为低（即按键被按下），程序会获取当前LED的状态并将其反转。

       10.5 下载验证
       下载完之后，通过BOOT按键来控制LED灯的开关状态。