【史上最全面ESP32】软件中断与硬件中断

文章目录

• • 前言
  • 硬件中断
  • • 硬件中断概念
    • 硬件中断的使用
  • 软件中断
  • • 软件中断概念
    • 软件中断的使用
  • 总结

前言

ESP32是一款高度集成的芯片，具有强大的中断处理能力。在ESP32中，我们可以配置所有的GPIO引脚作为硬件中断源，通过附加它们到相应的中断服务例程（ISR）来启用中断。此外，ESP32还支持软件中断，例如定时器溢出时的定时器中断。

硬件中断

硬件中断概念

硬件中断是响应外部硬件事件而发生的，例如，当检测到触摸时发生触摸中断，当GPIO引脚的状态改变时发生GPIO中断。我们可以使用attachInterrupt()函数在引脚上设置中断。

硬件中断的使用

在ESP32中，我们可以使用硬件中断来响应按键事件。以下是一个简单的示例，说明了如何使用硬件中断来检测按键按下的事件。

const int buttonPin = 12; // GPIO pin where the button is connected
volatile bool has_interrupted = false;

void IRAM_ATTR myInterruptFunction() {
    has_interrupted = true;
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // Configure the pin as an input with internal pull-up resistor
    attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), myInterruptFunction, RISING); // Configure the interrupt
}

void loop() {
    if(has_interrupted) {
        Serial.println("Button pressed!");
        has_interrupted = false;
    }
}

• attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), myInterruptFunction, RISING);

  • 函数原型：void attachInterrupt(uint8_t pin, voidFuncPtr callback, int mode);
  • 作用：将中断服务例程（ISR）附加到指定的GPIO引脚上。
  • 参数：
    • pin：要附加中断的GPIO引脚编号。
    • callback：中断发生时调用的函数（ISR）。
    • mode：定义触发中断的条件，例如RISING、FALLING、CHANGE等，他们分别表示上升沿触发，下降沿触发和改变就触发。
  • 返回值：无。

• digitalPinToInterrupt(buttonPin)

  • 函数原型：int digitalPinToInterrupt(int pin);
  • 作用：将数字引脚转换为中断号，用于attachInterrupt()函数。
  • 参数：
    • pin：要转换的数字引脚编号。
  • 返回值：对应的中断号。

• myInterruptFunction()

  • 函数原型：void IRAM_ATTR myInterruptFunction();
  • 作用：定义中断服务例程（ISR），在中断发生时执行的函数。
  • 参数：无。
  • 返回值：无。
    IRAM_ATTR是一个特殊的属性，用于指示编译器将特定的代码段放置在ESP32的内部RAM（IRAM）中。这是因为ESP32基于哈佛架构，具有两个总线：一个用于指令，一个用于数据。IRAM是可执行的，并且只能通过4字节对齐的字进行读取或写入。

当你在代码中使用IRAM_ATTR标记时，你正在声明编译后的代码将被放置在名为".dram.text"的段中。这意味着可执行文件不仅有".text"和".data"段，还有其他段。在ESP32启动时，引导程序会在将控制权交给你的应用程序之前，将".dram.text"段复制到实际的RAM中。然后，RAM被映射到指令区域地址空间（> 0x4000 0000），这意味着可以将控制权传递给此代码（如常规操作），因为代码位于指令总线地址空间中。

使用IRAM_ATTR的一个主要原因是，当ESP32执行Flash操作（如写入或擦除）时，需要在RAM中运行的中断服务例程（ISR）。如果不使用IRAM_ATTR，代码将被放置在Flash中，而Flash在ESP32上的速度比内部RAM慢。

软件中断

软件中断概念

软件中断是当触发软件事件时发生的，例如定时器溢出。我们可以使用ESP32的定时器中断来执行特定的任务。

软件中断的使用

在此之前我们写过定时器的文章，我们这里就不多赘述：ESP TIMER

总结

ESP32的中断处理能力非常强大，无论是硬件中断还是软件中断，都可以帮助我们更有效地管理和控制硬件设备，提高系统的实时性和响应速度。通过理解和掌握ESP32的中断机制，我们可以更好地利用这款芯片的强大功能，为我们的项目带来更多可能性。