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SOC-ESP32S3部分:10-GPIO中断按键中断实现

飞书文档https://x509p6c8to.feishu.cn/wiki/W4Wlw45P2izk5PkfXEaceMAunKg    学习了GPIO输入和输出功能后,参考示例工程,我们再来看看GPIO中断,IO中断的配置分为三步

  • 配置中断触发类型
  • 安装中断服务
  • 注册中断回调函数

ESP32-S3的所有通用GPIO(GPIO0-GPIO48)都支持中断功能,所以我们可以通过软件进行配置中断模式。这节课我们使用上节课的按键,作为外部中断实验。

1.1、配置中断触发类型

配置中断触发类型很简单,只需要配置intr_type即可

intr_type: 中断类型,可以是以下值之一:
GPIO_INTR_DISABLE: 禁用中断。
GPIO_INTR_POSEDGE: 上升沿触发中断。
GPIO_INTR_NEGEDGE: 下降沿触发中断。
GPIO_INTR_ANYEDGE: 任意边沿触发中断。
GPIO_INTR_LOW_LEVEL: 低电平触发中断。
GPIO_INTR_HIGH_LEVEL: 高电平触发中断。

参考如下:

    gpio_config_t io_conf = {.intr_type = GPIO_INTR_NEGEDGE,      //中断触发类型为下降沿触发.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL,  //GPIO掩码.mode = GPIO_MODE_INPUT,             //输入模式.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,    //启用 GPIO 引脚的上拉电阻};gpio_config(&io_conf);

1.2、安装中断服务

配置完中断触发类型后,我们需要安装中断服务

esp_err_t gpio_install_isr_service(int intr_alloc_flags);
功能: gpio_install_isr_service 函数用于安装 GPIO 中断服务。该函数必须在配置任何 GPIO 中断之前调用,以确保中断服务程序(ISR)能够正确处理 GPIO 中断。
参数:
intr_alloc_flags: 中断分配标志,用于指定中断的优先级和相关属性。常见的标志包括:
ESP_INTR_FLAG_LEVEL1: 中断优先级为1(最低优先级)。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL2: 中断优先级为2。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL3: 中断优先级为3。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL4: 中断优先级为4。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL5: 中断优先级为5。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL6: 中断优先级为6。
ESP_INTR_FLAG_NMI   : 中断优先级为7。
ESP_INTR_FLAG_SHARED:中断可在多个中断服务程序(ISR)之间共享
ESP_INTR_FLAG_EDGE: 中断类型为边沿触发。
ESP_INTR_FLAG_IRAM: 中断服务程序位于 IRAM 中。
ESP_INTR_FLAG_INTRDISABLED: 安装中断服务程序时禁用中断。具体说明参考:
中断优先级相关标志
ESP_INTR_FLAG_LEVEL1 (1<<1):表示接受一个优先级为 1 的中断向量,这是最低的优先级。在多个中断同时发生时,优先级为 1 的中断会最后被处理。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL2 (1<<2):表示接受一个优先级为 2 的中断向量,其优先级高于 Level 1。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL3 (1<<3):表示接受一个优先级为 3 的中断向量,优先级依次递增。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL4 (1<<4):表示接受一个优先级为 4 的中断向量。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL5 (1<<5):表示接受一个优先级为 5 的中断向量。
ESP_INTR_FLAG_LEVEL6 (1<<6):表示接受一个优先级为 6 的中断向量。
ESP_INTR_FLAG_NMI (1<<7):表示接受一个优先级为 7 的中断向量,这是最高的优先级。非屏蔽中断(NMI)通常用于处理非常关键的事件,即使在其他中断被禁用的情况下,NMI 中断也能被响应。中断共享相关标志
ESP_INTR_FLAG_SHARED (1<<8):表示该中断可以被多个中断服务程序(ISR)共享。在某些情况下,多个中断源可能会共享同一个中断向量,使用这个标志可以允许这种共享机制。中断触发类型相关标志
ESP_INTR_FLAG_EDGE (1<<9):表示该中断是边沿触发的。边沿触发的中断会在信号的上升沿或下降沿触发,与之相对的是电平触发,电平触发的中断会在信号保持特定电平时触发。中断服务程序执行环境相关标志
ESP_INTR_FLAG_IRAM (1<<10):表示中断服务程序(ISR)可以在缓存(cache)被禁用的情况下被调用。在某些特殊情况下,如系统进行一些对缓存敏感的操作时,缓存可能会被禁用,使用这个标志可以确保 ISR 仍然能够正常执行。中断禁用相关标志
ESP_INTR_FLAG_INTRDISABLED (1<<11):表示在返回时将该中断禁用。当使用这个标志时,在中断服务程序执行完毕返回后,相应的中断会被自动禁用,需要手动重新启用才能再次响应中断。

这里根据实际需求来,如果没有优先级和其它要求,我们默认配置为0即可,表示使用默认的中断分配标志

    gpio_install_isr_service(0);

1.3、注册中断回调函数

中断触发后,如何通知应用程序呢?这里我们需要注册一个回调函数,一旦触发中断,系统就会运行这个函数的代码,

esp_err_t gpio_isr_handler_add(gpio_num_t gpio_num, gpio_isr_t isr_handler, void *args);
功能: gpio_isr_handler_add 函数用于为指定的 GPIO 引脚添加中断服务程序(ISR)。该函数允许你指定中断触发的 GPIO 引脚、中断服务程序的回调函数以及传递给回调函数的参数。
参数:
gpio_num: 要配置中断的 GPIO 引脚编号。
isr_handler: 中断服务程序的回调函数。gpio_isr_t 是一个函数指针类型,方便我们传递函数。
args: 传递给中断服务程序回调函数的参数。

最终代码如下,我们使用按键来控制LED灯的亮灭切换

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_log.h"static const char* TAG = "MyModule";#define LED_GPIO_IO    9
#define LED_GPIO_PIN_SEL  (1ULL<<LED_GPIO_IO)#define GPIO_INPUT_IO     42
#define GPIO_INPUT_PIN_SEL  (1ULL<<GPIO_INPUT_IO)static bool led_state = false;// 定义一个静态的中断服务函数 gpio_isr_handler,用于处理 GPIO 引脚的中断事件
static void gpio_isr_handler(void* arg)
{uint32_t gpio_num = (uint32_t) arg;if(led_state)gpio_set_level(LED_GPIO_IO, 0);elsegpio_set_level(LED_GPIO_IO, 1);led_state = !led_state;
}void app_main(void)
{gpio_config_t led_io_conf = {.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE,     .pin_bit_mask = LED_GPIO_PIN_SEL, .mode = GPIO_MODE_OUTPUT,           .pull_up_en = GPIO_PULLUP_DISABLE,};gpio_config(&led_io_conf);gpio_config_t io_conf = {.intr_type = GPIO_INTR_NEGEDGE,      //中断触发类型为下降沿触发.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL,  //GPIO掩码.mode = GPIO_MODE_INPUT,             //输入模式.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,    //启用 GPIO 引脚的上拉电阻};gpio_config(&io_conf);// 安装 GPIO 中断服务// 参数 0 表示使用默认的中断分配标志,该函数会初始化 GPIO 中断服务所需的资源gpio_install_isr_service(0);// 为指定的 GPIO 引脚注册中断服务函数,当该引脚触发中断时,会调用 gpio_isr_handler 函数进行处理gpio_isr_handler_add(GPIO_INPUT_IO, gpio_isr_handler, (void*)GPIO_INPUT_IO);while (1) {vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);}
}

把板卡接到底板上, 编译烧录后,我们按下按键1,就可以看到LED1会变化。

如果不会接线的,回到GPIO输入章节:9-GPIO输入看哦。

我们看到官方例程中,添加了一个关键词IRAM_ATTR,IRAM_ATTR 表示该函数将被放置在内部高速 RAM(IRAM)中执行,以提高中断处理的速度

static void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void* arg)

IRAM 是 ESP32 的内部 RAM,具有以下特点:

  • 快速访问:IRAM 的访问速度比 Flash 更快。
  • 断电保护:IRAM 中的数据在 CPU 断电时不会丢失。
  • 中断处理优化:将中断处理函数放置在 IRAM 中,可以避免从 Flash 中加载代码的延迟,确保中断能够快速响应。

更多存储相关知识参考:

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/v5.4/esp32/api-guides/memory-types.html

那我们如果希望打印出按下的gpio_num,我们可以在中断回调函数中添加打印函数吗?例如下方这样:

static void gpio_isr_handler(void* arg)
{uint32_t gpio_num = (uint32_t) arg;ESP_LOGI(TAG, "GPIO[%ld] interrupt", gpio_num);
}

我们运行后你就会发现,按下按键时设备就会重启,日志如下:

因为中断中不能执行耗时操作,而打印函数就是耗时操作,更加规范的做法是,在中断回调函数中发送消息,在外部任务中进行处理,这也是我们接下来两节课要讲解的多任务和消息队列。

http://www.lryc.cn/news/2385715.html

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