【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 resistorattachInterrupt(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。