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

為了解決這個(gè)問(wèn)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(shí)，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(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用非常普遍。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)證中，我們利用中斷方式來(lái)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(jī)制，用于通知 CPU 有事件發(fā)生。當(dāng)某個(gè)特定的條件滿足時(shí)（例如，一個(gè)按鍵被按下），CPU 會(huì)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(shí)才去處理，而不是持續(xù)地檢測(cè)事件是否發(fā)生。

材料準(zhǔn)備

• ESP32開(kāi)發(fā)板
• LED燈
• 220歐姆電阻
• 面包板
• USB數(shù)據(jù)線
• 電腦
• 按鍵開(kāi)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(hào)的傳輸是通過(guò)電壓的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。上升沿、下降沿和高低電平是描述信號(hào)變化過(guò)程的重要概念。

1.高電平和低電平：

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

2.上升沿：

上升沿是指信號(hào)從低電平跳變到高電平的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，信號(hào)的電壓從一個(gè)閾值電壓上升到另一個(gè)閾值電壓。上升沿通常用于表示一個(gè)事件的發(fā)生，例如按鍵按下、時(shí)鐘信號(hào)的上升等。

3.下降沿：

下降沿是指信號(hào)從高電平跳變到低電平的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，信號(hào)的電壓從一個(gè)閾值電壓下降到另一個(gè)閾值電壓。下降沿通常用于表示一個(gè)事件的結(jié)束，例如按鍵釋放、時(shí)鐘信號(hào)的下降等。

編寫(xiě)代碼

代碼簡(jiǎn)說(shuō)

外部中斷也是通過(guò) machine 模塊的 Pin 子模塊來(lái)配置，我們來(lái)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(duì)象

• id:引腳編號(hào)
• 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(chēng)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(shí)候立即產(chǎn)生中斷。

整體思路中斷跟前面的實(shí)驗(yàn)類(lèi)似，在初始化中斷后，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到外部終端時(shí)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(diǎn)：

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

2.在定義回調(diào)函數(shù)fun時(shí)，需要將Pin對(duì)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(wèn)到正確的引腳對(duì)象。

運(yùn)行程序

運(yùn)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(lái)看，僅僅幾行代碼就實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)功能，而且相對(duì)于使用while True實(shí)時(shí)檢測(cè)函數(shù)來(lái)說(shuō)，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(cè)，還有很多輸入設(shè)備，如傳感器，也是通過(guò)外部中斷方式來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)的。這些在后面的章節(jié)中會(huì)詳細(xì)講解。

現(xiàn)在越來(lái)越注重青少年的科創(chuàng)活動(dòng)，micropython，樹(shù)莓派，arduino，圖形化編程學(xué)會(huì)了硬件控制的基礎(chǔ)，這些平臺(tái)用起來(lái)大同小異。