在Arduino IDE中配置和处理ESP8266 GPIO中断

风筝

通常，在一个项目中，您希望ESP8266在不断监视某种事件的同时执行其正常程序。一个广泛采用的解决方案是使用中断。

中断可以分为两种类型。

●    硬件中断 - 这些是针对外部事件而发生的。例如，GPIO中断（按下键时）。

●    软件中断 - 这些是根据软件指令而发生的。例如，简单的计时器中断或看门狗计时器中断（计时器超时）。

ESP8266 GPIO中断

当GPIO引脚更改其逻辑电平时，您可以配置ESP8266以生成中断。

ESP8266开发板上的所有GPIO引脚都可以配置为中断输入，除GPIO16外。

将中断连接到GPIO引脚

在Arduino IDE中，我们使用称为artactInterRupt()函数来设置一个GPIO中断。语法看起来像下面。

1. attachInterrupt(GPIOPin, ISR, Mode);

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此函数有三个参数：

●    GPIOPin - 将GPIO引脚设置为中断引脚，该引脚告诉ESP8266要监测哪个引脚。

●    ISR  - 是每次中断时都会调用的函数的名称。

●    Mode - 定义何时应触发中断。

中断服务例程

中断服务例程（ISR）是每次在GPIO引脚上发生中断时都会调用的函数。

它的语法看起来像下面。

1. void ICACHE_RAM_ATTR ISR() {
   
2.     Statements;
   
3. }

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ESP8266中的ISR是具有一些其他函数没有的独特规则的特殊功能。

●    ISR不能具有任何参数，它们不应返回任何参数。

●    ISR应该尽可能快，快速，因为它们阻止了普通程序执行。

●    根据ESP8266文档，他们应该具有ICACHE_RAM_ATTR属性。

硬件连接

理论足够了！让我们看看一个实用的例子。

将按钮连接到ESP8266上的GPIO＃12（D6）。您将不需要上拉电阻，因为我们将启用内部的上拉。

示例代码：简单中断

以下草图说明了中断的使用以及编写中断服务例程的正确方法。

该程序监测GPIO＃12（D6）的下边沿。换句话说，它监测从按下按钮时会发生从逻辑高到逻辑低的电压变化。发生这种情况时，函数ISR被调用。此函数中的代码计算按钮已按下按钮的次数。

1. struct Button {
   
2.   const uint8_t PIN;
   
3.   uint32_t numberKeyPresses;
   
4.   bool pressed;
   
5. };
   
6. 
   
7. Button button1 = {D6, 0, false};
   
8. 
   
9. void ICACHE_RAM_ATTR isr() {
   
10.   button1.numberKeyPresses++;
    
11.   button1.pressed = true;
    
12. }
    
13. 
    
14. void setup() {
    
15.   Serial.begin(115200);
    
16.   pinMode(button1.PIN, INPUT_PULLUP);
    
17.   attachInterrupt(button1.PIN, isr, FALLING);
    
18. }
    
19. 
    
20. void loop() {
    
21.   if (button1.pressed) {
    
22.       Serial.printf("Button has been pressed %u times\n", button1.numberKeyPresses);
    
23.       button1.pressed = false;
    
24.   }
    
25. }

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上传草图后，使用波特率115200打开串口监视器。按下按钮时，您将获得以下输出。

代码说明

在草图的开头，我们创建一个名为Button的结构体。该结构体有三个成员 - 引脚编号、按键钥匙按下的次数和按压状态。仅供参考，一个结构体是单个名称下不同类型（但在逻辑上相关）的变量的集合。

1. struct Button {
   
2.   const uint8_t PIN;
   
3.   uint32_t numberKeyPresses;
   
4.   bool pressed;
   
5. };

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然后，我们创建一个Button结构体的实例，并将引脚编号初始化为D6，按键的次数为0，并将默认的按状态按状态为false。

1. Button button1 = {D6, 0, false};

复制代码

以下代码是中断服务例程。如前所述，ESP8266中的ISR必须具有ICACHE_RAM_ATTR属性。

在ISR中，我们只需通过1将按键计数器汇总，然后将按钮按状态设置为true。

1. void ICACHE_RAM_ATTR isr() {
   
2.   button1.numberKeyPresses++;
   
3.   button1.pressed = true;
   
4. }

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在setup()函数中，我们首先将串口通信与PC初始化，然后启用D6 GPIO PIN的内部上拉。

接下来，我们告诉ESP8266监视D6引脚，并在引脚从高到低点（即下降沿）时调用Interrupt服务例程ISR。

1. void setup() {
   
2.   Serial.begin(115200);
   
3.   pinMode(button1.PIN, INPUT_PULLUP);
   
4.   attachInterrupt(button1.PIN, isr, FALLING);
   
5. }

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在loop()函数中，我们只需检查按钮是否已按下，然后打印到到目前为止已按下键的次数，并将按钮按状态设置为false，以便我们可以继续接收中断。

1. void loop() {
   
2.   if (button1.pressed) {
   
3.       Serial.printf("Button has been pressed %u times\n", button1.numberKeyPresses);
   
4.       button1.pressed = false;
   
5.   }
   
6. }

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处理开关抖动

中断的一个普遍问题是，它们通常会在同一事件中多次触发。如果您查看上面示例的串口输出，您会注意到，即使仅按下一次按钮，计数器也会增加几次。

要找出发生这种情况的原因，您必须查看信号。如果在按下按钮时监视信号分析器上的引脚的电压，则会收到这样的信号：

您可能会觉得立即进行触发，但实际上，按钮中的机械零件在定居于特定状态之前几次触发。这会导致多个中断。它纯粹是一种被称为开关抖动（switch bounce）的机械现象，就像掉球一样 - 它弹跳了几次，然后最终降落在地面上。

信号稳定的时间非常快，对我们来说几乎是瞬时的，但是对于ESP8266来说，这是一段巨大的时间。它可以在该时间段内执行多个指令。

消除开关抖动的过程称为消抖。有两种方法可以实现这一目标。

●   通过硬件：通过添加适当的RC过滤器来平滑过渡。

●   通过软件：通过暂时忽略第一次中断后的短时间内的中断。