MicroPython 开发ESP32应用教程之 Timer、GPIO中断

永远的元子

于 2025-04-08 17:01:23 发布

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分类专栏： ESP32 文章标签： python ESP32 Timer回调函数GPIO中断 ATH20 st7735 TFT显示屏 BLE控制WS2812灯珠中文字符显示支持

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随着我们课程的递进，大家会发现，我们之前课程中的例子，虽然功能都能实现，但总觉得体验感不够好，比如按键控制GRB灯珠的时候，很容易出现按键后，灯珠没有反应，还有蓝牙发送指令控制灯珠的时候也会出现延迟等问题，今天，我们就讲解如何改善这类现象。

要想改善这类现象，需要用到Timer、GPIO中断，我们先分别介绍一下这些知识。

一、Timer

在 MicroPython 中，Timer类用于实现硬件定时器功能，可以用于周期性任务、定时中断、PWM 生成等。以下是 Timer 的常见应用场景和示例：

1. 基本概念
        定时器 ID： ESP32S3 支持 4 个定时器
        定时器模式：
                  Timer.PERIODIC：周期性执行回调函数。
                Timer.ONE_SHOT：单次执行回调函数。
        回调函数：定时器触发时调用的函数。  2. 基本用法

2、初始化定时器、停止定时器

from machine import Timer

# 初始化定时器（ID=0，模式为周期性）
tim = Timer(0)
tim.init(period=1000, mode=Timer.PERIODIC, callback=lambda t: print("Timer triggered!"))


tim.deinit()  # 停止并关闭定时器

参数说明：
period：定时周期（单位：毫秒）。
mode：Timer.PERIODIC 或 Timer.ONE_SHOT。
callback：定时器触发时调用的函数（需接受一个参数，通常是定时器对象）。

3、应用举例

from machine import Timer, Pin

led = Pin(2, Pin.OUT)  # 假设我们用 GPIO2 连接 LED

def toggle_led(t):
    led.value(not led.value())  # 切换 LED 状态

# 初始化定时器，每 500ms 触发一次
tim = Timer(0)
tim.init(period=500, mode=Timer.PERIODIC, callback=toggle_led)

4、PWM输出

from machine import Timer, Pin, PWM

pwm = PWM(Pin(2))  # 假设使用 PWM 控制 LED 亮度
pwm.freq(1000)     # 设置 PWM 频率

def set_duty(duty):
    pwm.duty(duty)

# 定时改变 PWM 占空比
duty = 0
def pwm_callback(t):
    global duty
    duty = (duty + 10) % 1023
    pwm.duty(duty)

tim = Timer(0)
tim.init(period=50, mode=Timer.PERIODIC, callback=pwm_callback)

二、GPIO 中断

在 MicroPython 中配置 GPIO 中断可以实现对外部事件的快速响应（如按键按下、传感器信号触发等）。以下是详细的配置方法和示例：

1. GPIO 中断的基本概念
        触发条件：支持多种触发模式，如：
                Pin.IRQ_RISING：上升沿触发（低电平 → 高电平）。
                Pin.IRQ_FALLING：下降沿触发（高电平 → 低电平）。
                Pin.IRQ_LOW_LEVEL：低电平持续触发。
                Pin.IRQ_HIGH_LEVEL：高电平持续触发。
                Pin.IRQ_CHANGE：电平变化触发（上升沿和下降沿均触发）。（我在s3上测试，好象不支持电平变化触发中断）
        中断服务函数（ISR）：当触发条件满足时，自动调用绑定的回调函数。

2. 配置 GPIO 中断的步骤
2.1 初始化 GPIO 引脚
设置引脚为输入模式，并启用上拉/下拉电阻（可选）：

from machine import Pin

# 初始化引脚为输入模式，启用内部上拉电阻（假设连接按键到 GND）
pbootkey = Pin(0, Pin.IN,Pin.PULL_UP) #配置GPIO0为输入端口

2.2 定义中断回调函数
回调函数需要接收一个参数（触发中断的引脚对象）：

def     button_handler(pin):
    time.sleep_ms(10)	#消除抖动
    if pin.value() == 0:
        led.value(not led.value())
    # 此处执行中断处理逻辑

2.3 绑定中断触发条件和回调函数**

# 配置中断：下降沿触发（按键按下时从高电平变为低电平）
pbootkey.irq(trigger = Pin.IRQ_FALLING,handler=button_handler)

3、多引脚共享中断
多个引脚可以绑定到同一个回调函数：

button1 = Pin(14, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
button2 = Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

def shared_handler(pin):
    print("Interrupt from pin:", pin)

button1.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=shared_handler)
button2.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=shared_handler)

4. 动态修改中断配置

# 禁用中断
button.irq(handler=None)

# 重新启用中断（例如切换触发模式）
button.irq(trigger=Pin.IRQ_RISING, handler=button_handler)

三、应用实例

接下来，我们利用今天介绍的知识来改善前面课程讲解的实例。

1、通过开发板上的boot按键来控制开发板上的GRB灯珠

def     button_handler(pin):
    time.sleep_ms(10)	#消除抖动
    if pin.value() == 0:
        wsled.ws2812_Change_Status()

2、通过Timer回调函数来扫描aht20温湿度值

这里我们设定1分钟扫描一次。

想要详细了解aht20及aht10的朋友，可以参考：CH592F /CH582通过硬件IIC读写AHT10 /AHT20，并将数据通过BLE发送给上位机

def monitor(t):
    global ahtx_interval
    ahtx_interval += 1
    if ahtx_interval >= (AHT20_Interval / MOINTOR_Interval):
        ahtx_interval = 0
        wendu = aht20_sensor.temperature
        shidu = aht20_sensor.relative_humidity
        tft.showstring("实测温湿度：\n温度 : {:>4.1f} ℃\n湿度 : {:>4.1f} %".format(wendu,shidu),0,42,color(0,0,0xff))

3、通过Timer回调函数监控蓝牙发送控制GRB灯珠的指令

def monitor(t):
    command = ble.get_rec_cmd()
    if command == 'LED ON':
        wsled.ws2812_Power(1)
#            print(ble.ble_msg)
        ble.send('LED is ON.')
#            ble.ble_msg = ''
    # 关闭LED
    elif command == 'LED OFF':
        wsled.ws2812_Power(0)
#        print('LED is OFF.')
        ble.send('LED is OFF.')

4、通过Timer回调函数改变GRB灯珠状态

def monitor(t):
    wsled.ws2812_LED_Cycle()

想要了解ws2812灯珠控制原理及代码介绍的朋友，可以参考：

MicroPython 开发基于ESP32S3控制ws2812灯带的程序

最后给出主程序的完整代码，需要各模块实现代码的朋友请参考：

MicroPythonforESP32S3Timer回调函数、GPIO中断处理函数、aht20温湿度测量及显示、BLE控制ws2812灯珠、st7735TFT显示屏驱动、中文字符支持资源-优快云文库


from machine import I2C,SPI,Pin,Timer
from micropython import const
import time
from esp32_ble import  ESP32_BLE
from esp32_wifi import esp32_wifi
from ahtx0 import AHT20,ahtx_interval
from st7735 import ST7735,color
from ws2812 import WS2812
spi = SPI(2,
                  baudrate=20000000,
                  polarity=0,
                  phase=0,
                  sck=Pin(4),
                  mosi=Pin(5),
                  miso=None)

# 定义控制引脚
dc = Pin(7,Pin.OUT)
cs = Pin(15,Pin.OUT)
rst= Pin(6,Pin.OUT)
#bl = Pin(9, Pin.OUT)
# 初始化显示屏 (128x160)
tft = ST7735(128, 160, spi, dc, cs, rst,None,rotate=0)

i2c = I2C(0,scl=Pin(1),sda=Pin(2),freq=200000)
aht20_sensor = AHT20(i2c)

pin = Pin(48, Pin.OUT)   #配置GPIO8为输出端口，控制ws2812灯珠的DIN信号
wsled = WS2812(pin,1,3,1)

MOINTOR_Interval = const(100)
AHT20_Interval = const(6000)

def monitor(t):
    global ahtx_interval
    wsled.ws2812_LED_Cycle()
    ahtx_interval += 1
    if ahtx_interval >= (AHT20_Interval / MOINTOR_Interval):
        ahtx_interval = 0
        wendu = aht20_sensor.temperature
        shidu = aht20_sensor.relative_humidity
        tft.showstring("实测温湿度：\n温度 : {:>4.1f} ℃\n湿度 : {:>4.1f} %".format(wendu,shidu),0,42,color(0,0,0xff))

    command = ble.get_rec_cmd()
    if command == 'LED ON':
        wsled.ws2812_Power(1)
#            print(ble.ble_msg)
        ble.send('LED is ON.')
#            ble.ble_msg = ''
    # 关闭LED
    elif command == 'LED OFF':
        wsled.ws2812_Power(0)
#        print('LED is OFF.')
        ble.send('LED is OFF.')
#            ble.ble_msg = ''
    
def     button_handler(pin):
    time.sleep_ms(10)	#消除抖动
    if pin.value() == 0:
        wsled.ws2812_Change_Status()

if __name__ == "__main__":
    
    pbootkey = Pin(0, Pin.IN,Pin.PULL_UP) #配置GPIO0为输入端口
    pbootkey.irq(trigger = Pin.IRQ_FALLING,handler=button_handler)
    
    tft.clear()
    wendu = aht20_sensor.temperature
    shidu = aht20_sensor.relative_humidity
    tft.showstring("实测温湿度：\n温度 : {:>4.1f} ℃\n湿度 : {:>4.1f} %".format(wendu,shidu),0,42,color(0,0,0xff))
    ble = ESP32_BLE("913 AI App")
    tim = Timer(0)
    tim.init(period = MOINTOR_Interval,mode=Timer.PERIODIC,callback=monitor)
    
    while True:
        time.sleep(1)