我們學習了如何使用 Micropython 和 ESP32 實現 GPIO 輸入輸出功能。然而，這種方式存在一個問題：代碼需要不斷地檢測 IO 輸入口的變化，導致效率較低。特別是在一些特定場景下，例如某個按鍵可能一天只被按下一次，但我們仍然浪費了大量時間實時檢測按鍵情況。

為了解決這個問題，我們引入了外部中斷的概念。顧名思義，當按鍵被按下（產生中斷）時，我們才去執行相關功能。這大大節省了 CPU 的資源，因此中斷在實際項目中的應用非常普遍。

在這個實驗證中，我們利用中斷方式來檢查按鍵 KEY 狀態，被按鍵被按下（產生外部中斷）后使 LED的亮滅狀態翻轉。

什么是外部中斷

外部中斷是一種硬件機制，用于通知 CPU 有事件發生。當某個特定的條件滿足時（例如，一個按鍵被按下），CPU 會暫停當前的任務，轉而執行與該事件相關的處理程序。這樣，我們可以在事件發生時才去處理，而不是持續地檢測事件是否發生。

材料準備

• ESP32開發板
• LED燈
• 220歐姆電阻
• 面包板
• USB數據線
• 電腦
• 按鍵開關（最好是自復位的）
  和前面那篇用的一樣的材料

連接電路

數字電路中的高低電平

在數字電路中，信號的傳輸是通過電壓的變化來實現的。上升沿、下降沿和高低電平是描述信號變化過程的重要概念。

1.高電平和低電平：

高電平和低電平是用來表示數字信號的兩個狀態。通常情況下，我們將邏輯“1”對應的電壓值稱為高電平（如3.3V或5V），將邏輯“0”對應的電壓值稱為低電平（如0V）。這兩個狀態之間的電壓差稱為閾值電壓。

2.上升沿：

上升沿是指信號從低電平跳變到高電平的過程。在這個過程中，信號的電壓從一個閾值電壓上升到另一個閾值電壓。上升沿通常用于表示一個事件的發生，例如按鍵按下、時鐘信號的上升等。

3.下降沿：

下降沿是指信號從高電平跳變到低電平的過程。在這個過程中，信號的電壓從一個閾值電壓下降到另一個閾值電壓。下降沿通常用于表示一個事件的結束，例如按鍵釋放、時鐘信號的下降等。

編寫代碼

代碼簡說

外部中斷也是通過 machine 模塊的 Pin 子模塊來配置，我們來看看其配構造函數和使用方法：

構造函數

KEY=machine.Pin(id,mode,pull) 構建按鍵對象

• id:引腳編號
• mode:輸入輸出方式
• pull:上下拉電阻配置

中斷使用方法

KEY.irq(handler,trigger) 配置中斷模式
handler:中斷執行的回調函數；
trigger: 觸發中斷的方式，共 4 種分別是

• Pin.IRQ_FALLING（下降沿觸發）
• Pin.IRQ_RISING（上升沿觸發）
• Pin.IRQ_LOW_LEVEL（低電平觸發）
• Pin.IRQ_HIGH_LEVEL（高電平觸發）

上升沿和下降沿觸發統稱邊沿觸發，根據前面的波形圖，我們可以選擇下降沿方式觸發外部中斷，也就是當按鍵被按下的時候立即產生中斷。

整體思路中斷跟前面的實驗類似，在初始化中斷后，當系統檢測到外部終端時候，執行 LED 亮滅狀態反轉的代碼即可。

在以上代碼中，需要注意以下幾點：

1.在函數fun中使用全局變量state時，需要使用global state聲明，否則會在函數內部創建一個新的同名變量，導致沖突。

2.在定義回調函數fun時，需要將Pin對象KEY作為參數傳遞進去。這樣可以確保在回調函數內部可以訪問到正確的引腳對象。

運行程序

運行代碼，每次按下按鍵 LED 狀態翻轉。

總結

從參考代碼來看，僅僅幾行代碼就實現了實驗功能，而且相對于使用while True實時檢測函數來說，代碼的效率得到了極大的提升。外部中斷的應用非常廣泛，不僅包括普通的按鍵輸入和電平檢測，還有很多輸入設備，如傳感器，也是通過外部中斷方式來實時檢測的。這些在后面的章節中會詳細講解。

現在越來越注重青少年的科創活動，micropython，樹莓派，arduino，圖形化編程學會了硬件控制的基礎，這些平臺用起來大同小異。