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外部中断

前言

前面我们在做普通的按键(GPIO)时候,虽然能实现IO口输入输出功能,但代码是一直在检测IO输入口的变化,因此效率不高,特别是在一些特定的场合,比如某个按键,可能1天才按下一次去执行相关功能,这样我们就浪费大量时间来实时检测按键的情况。

为了解决这样的问题,我们引入外部中断概念,顾名思义,就是当按键被按下(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,因此中断的在实际项目的应用非常普遍。

实验目的

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。

实验讲解

按键对应核桃派PicoW的IO在上一节已经讲过,为引脚0。

exti0

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

Pin对象

Pin引脚对象。

构造函数

KEY = machine.Pin(id, mode, pull)

Pin位于machine模块下:

  • id :芯片引脚编号。如:0、2、46。
  • mode :输入/输出模式。
    • Pin.IN : 输入模式;
    • Pin.OUT : 输出模式;
  • pull: 上下拉电阻配置。
    • None : 无上下拉电阻;
    • Pin.PULL_UP : 上拉电阻启用;
    • Pin.PULL_DOWN : 下拉电阻启用。

使用方法

KEY.irq(handler,trigger)

配置中断方式:

  • handler :产生中断时执行的回调函数。
  • trigger :触发中断方式,共4种。
    • 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。

更多用法请阅读官方文档:
https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.Pin.html#machine-pin


我们先来了解一下上升沿和下降沿的概念,由于按键KEY引脚是通过按键接到GND,也就是我们所说的低电平“0”,所以当按键被按下再松开时,引脚先获得下降沿,再获得上升沿,如下图所示: exti1

按键被按下时候可能会发生抖动,抖动如下图,有可能造成误判,因此我们需要使用延时函数来进行消抖: exti2

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。

外部中断编程思路跟GPIO按键章节类似,在初始化中断后,当系统检测到外部中断时候,执行LED状态反转的代码即可。流程图如下:

参考代码

'''
实验名称:外部中断
版本:v1.0
作者:WalnutPi
说明:通过按键改变LED的亮灭状态(外部中断方式)
'''

from machine import Pin
import time

LED=Pin(46,Pin.OUT) #构建LED对象,开始熄灭
KEY=Pin(0,Pin.IN,Pin.PULL_UP) #构建KEY对象
state=0 #LED引脚状态

#LED状态翻转函数
def fun(KEY):
global state
time.sleep_ms(10) #消除抖动
if KEY.value()==0: #确认按键被按下
state = not state
LED.value(state)

KEY.irq(fun,Pin.IRQ_FALLING) #定义中断,下降沿触发

以上代码中需要注意的地方:

1、state是全局变量,因此在fun函数里面用该变量必须添加global state代码,否则会在函数里面新建一个样的变量造成冲突。

2、在定义回调函数fun的时候,需要将Pin对象KEY传递进去。

实验结果

在Thonny IDE中运行代码:

exti

每次按下按键KEY时候,可以看到LED蓝灯的亮灭状态翻转。

exti

从参考代码来看,只是用了几行代码就实现了实验功能,而且相对于使用while True实时检测函数来看,代码的效率大大增强。外部中断的应用非常广,出来普通的按键输入和电平检测外,很大一部分输入设备,比如传感器也是通过外部中断方式来实时检测,这个在后面的章节会讲述。