利用外部中断方式来检查按键KEY状态

我们学习了如何使用 Micropython 和 ESP32 实现 GPIO 输入输出功能。然而，这种方式存在一个问题：代码需要不断地检测 IO 输入口的变化，导致效率较低。特别是在一些特定场景下，例如某个按键可能一天只被按下一次，但我们仍然浪费了大量时间实时检测按键情况。

为了解决这个问题，我们引入了外部中断的概念。顾名思义，当按键被按下（产生中断）时，我们才去执行相关功能。这大大节省了 CPU 的资源，因此中断在实际项目中的应用非常普遍。

在这个实验证中，我们利用中断方式来检查按键 KEY 状态，被按键被按下（产生外部中断）后使 LED的亮灭状态翻转。

什么是外部中断

外部中断是一种硬件机制，用于通知 CPU 有事件发生。当某个特定的条件满足时（例如，一个按键被按下），CPU 会暂停当前的任务，转而执行与该事件相关的处理程序。这样，我们可以在事件发生时才去处理，而不是持续地检测事件是否发生。

材料准备

• ESP32开发板
• LED灯
• 220欧姆电阻
• 面包板
• USB数据线
• 电脑
• 按键开关（最好是自复位的）
  和前面那篇用的一样的材料

连接电路

数字电路中的高低电平

在数字电路中，信号的传输是通过电压的变化来实现的。上升沿、下降沿和高低电平是描述信号变化过程的重要概念。

1.高电平和低电平：

高电平和低电平是用来表示数字信号的两个状态。通常情况下，我们将逻辑“1”对应的电压值称为高电平（如3.3V或5V），将逻辑“0”对应的电压值称为低电平（如0V）。这两个状态之间的电压差称为阈值电压。

2.上升沿：

上升沿是指信号从低电平跳变到高电平的过程。在这个过程中，信号的电压从一个阈值电压上升到另一个阈值电压。上升沿通常用于表示一个事件的发生，例如按键按下、时钟信号的上升等。

3.下降沿：

下降沿是指信号从高电平跳变到低电平的过程。在这个过程中，信号的电压从一个阈值电压下降到另一个阈值电压。下降沿通常用于表示一个事件的结束，例如按键释放、时钟信号的下降等。

编写代码

代码简说

外部中断也是通过 machine 模块的 Pin 子模块来配置，我们来看看其配构造函数和使用方法：

构造函数

KEY=machine.Pin(id,mode,pull) 构建按键对象

• id:引脚编号
• mode:输入输出方式
• pull:上下拉电阻配置

中断使用方法

KEY.irq(handler,trigger) 配置中断模式
handler:中断执行的回调函数；
trigger: 触发中断的方式，共 4 种分别是

• Pin.IRQ_FALLING（下降沿触发）
• Pin.IRQ_RISING（上升沿触发）
• Pin.IRQ_LOW_LEVEL（低电平触发）
• Pin.IRQ_HIGH_LEVEL（高电平触发）

上升沿和下降沿触发统称边沿触发，根据前面的波形图，我们可以选择下降沿方式触发外部中断，也就是当按键被按下的时候立即产生中断。

整体思路中断跟前面的实验类似，在初始化中断后，当系统检测到外部终端时候，执行 LED 亮灭状态反转的代码即可。

在以上代码中，需要注意以下几点：

1.在函数fun中使用全局变量state时，需要使用global state声明，否则会在函数内部创建一个新的同名变量，导致冲突。

2.在定义回调函数fun时，需要将Pin对象KEY作为参数传递进去。这样可以确保在回调函数内部可以访问到正确的引脚对象。

运行程序

运行代码，每次按下按键 LED 状态翻转。

总结

从参考代码来看，仅仅几行代码就实现了实验功能，而且相对于使用while True实时检测函数来说，代码的效率得到了极大的提升。外部中断的应用非常广泛，不仅包括普通的按键输入和电平检测，还有很多输入设备，如传感器，也是通过外部中断方式来实时检测的。这些在后面的章节中会详细讲解。

现在越来越注重青少年的科创活动，micropython，树莓派，arduino，图形化编程学会了硬件控制的基础，这些平台用起来大同小异。