我們學(xué)習(xí)了如何使用 Micropython 和 ESP32 實現(xiàn) GPIO 輸入輸出功能。然而，這種方式存在一個問題：代碼需要不斷地檢測 IO 輸入口的變化，導(dǎo)致效率較低。特別是在一些特定場景下，例如某個按鍵可能一天只被按下一次，但我們?nèi)匀焕速M了大量時間實時檢測按鍵情況。

為了解決這個問題，我們引入了外部中斷的概念。顧名思義，當(dāng)按鍵被按下（產(chǎn)生中斷）時，我們才去執(zhí)行相關(guān)功能。這大大節(jié)省了 CPU 的資源，因此中斷在實際項目中的應(yīng)用非常普遍。

在這個實驗證中，我們利用中斷方式來檢查按鍵 KEY 狀態(tài)，被按鍵被按下（產(chǎn)生外部中斷）后使 LED的亮滅狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。

什么是外部中斷

外部中斷是一種硬件機制，用于通知 CPU 有事件發(fā)生。當(dāng)某個特定的條件滿足時（例如，一個按鍵被按下），CPU 會暫停當(dāng)前的任務(wù)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行與該事件相關(guān)的處理程序。這樣，我們可以在事件發(fā)生時才去處理，而不是持續(xù)地檢測事件是否發(fā)生。

材料準(zhǔn)備

• ESP32開發(fā)板
• LED燈
• 220歐姆電阻
• 面包板
• USB數(shù)據(jù)線
• 電腦
• 按鍵開關(guān)（最好是自復(fù)位的）
  和前面那篇用的一樣的材料

連接電路

數(shù)字電路中的高低電平

在數(shù)字電路中，信號的傳輸是通過電壓的變化來實現(xiàn)的。上升沿、下降沿和高低電平是描述信號變化過程的重要概念。

1.高電平和低電平：

高電平和低電平是用來表示數(shù)字信號的兩個狀態(tài)。通常情況下，我們將邏輯“1”對應(yīng)的電壓值稱為高電平（如3.3V或5V），將邏輯“0”對應(yīng)的電壓值稱為低電平（如0V）。這兩個狀態(tài)之間的電壓差稱為閾值電壓。

2.上升沿：

上升沿是指信號從低電平跳變到高電平的過程。在這個過程中，信號的電壓從一個閾值電壓上升到另一個閾值電壓。上升沿通常用于表示一個事件的發(fā)生，例如按鍵按下、時鐘信號的上升等。

3.下降沿：

下降沿是指信號從高電平跳變到低電平的過程。在這個過程中，信號的電壓從一個閾值電壓下降到另一個閾值電壓。下降沿通常用于表示一個事件的結(jié)束，例如按鍵釋放、時鐘信號的下降等。

編寫代碼

代碼簡說

外部中斷也是通過 machine 模塊的 Pin 子模塊來配置，我們來看看其配構(gòu)造函數(shù)和使用方法：

構(gòu)造函數(shù)

KEY=machine.Pin(id,mode,pull) 構(gòu)建按鍵對象

• id:引腳編號
• mode:輸入輸出方式
• pull:上下拉電阻配置

中斷使用方法

KEY.irq(handler,trigger) 配置中斷模式
handler:中斷執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)；
trigger: 觸發(fā)中斷的方式，共 4 種分別是

• Pin.IRQ_FALLING（下降沿觸發(fā)）
• Pin.IRQ_RISING（上升沿觸發(fā)）
• Pin.IRQ_LOW_LEVEL（低電平觸發(fā)）
• Pin.IRQ_HIGH_LEVEL（高電平觸發(fā)）

上升沿和下降沿觸發(fā)統(tǒng)稱邊沿觸發(fā)，根據(jù)前面的波形圖，我們可以選擇下降沿方式觸發(fā)外部中斷，也就是當(dāng)按鍵被按下的時候立即產(chǎn)生中斷。

整體思路中斷跟前面的實驗類似，在初始化中斷后，當(dāng)系統(tǒng)檢測到外部終端時候，執(zhí)行 LED 亮滅狀態(tài)反轉(zhuǎn)的代碼即可。

在以上代碼中，需要注意以下幾點：

1.在函數(shù)fun中使用全局變量state時，需要使用global state聲明，否則會在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建一個新的同名變量，導(dǎo)致沖突。

2.在定義回調(diào)函數(shù)fun時，需要將Pin對象KEY作為參數(shù)傳遞進(jìn)去。這樣可以確保在回調(diào)函數(shù)內(nèi)部可以訪問到正確的引腳對象。

運行程序

運行代碼，每次按下按鍵 LED 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。

總結(jié)

從參考代碼來看，僅僅幾行代碼就實現(xiàn)了實驗功能，而且相對于使用while True實時檢測函數(shù)來說，代碼的效率得到了極大的提升。外部中斷的應(yīng)用非常廣泛，不僅包括普通的按鍵輸入和電平檢測，還有很多輸入設(shè)備，如傳感器，也是通過外部中斷方式來實時檢測的。這些在后面的章節(jié)中會詳細(xì)講解。

現(xiàn)在越來越注重青少年的科創(chuàng)活動，micropython，樹莓派，arduino，圖形化編程學(xué)會了硬件控制的基礎(chǔ)，這些平臺用起來大同小異。