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ESP32中断介绍

lcysts
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2025-10-19

中断系统无论是在电脑操作系统，还是在单片机中，都是非常核心的内容，要开发高性能、实时响应的应用，中断的学习是必不可少的。

什么是中断

举个生活中最简单的例子，你正在专心敲代码，突然手机响了，这是你需要暂时停止手上的工作，去接听电话，接完电话之后，再回来敲代码，整个过程就完成了一次中断处理。

中断处理的整体流程就如上图所示，一开始主程序运行得好好的，结果突发一个中断请求，CPU转而去执行中断任务，执行完之后再回来执行主任务，当然再去处理中断之前，CPU需要保留主程序的现场数据，以便回来时能够继续处理之前的任务。

中断的类型

  • 硬件中断——这些中断是为了响应外部事件而发生的。例如，GPIO 中断（按下按键时）或触摸中断（检测到触摸时）。

  • 软件中断——这些中断是为了响应软件指令而发生的。例如，简单的定时器中断或看门狗定时器中断（当定时器超时时）。

ESP32中断相关函数

attachInterrupt

在Arduino中，可以使用下面这个函数添加一个中断处理逻辑

void attachInterrupt(uint8_t pin, std::function<void(void)> intRoutine, int mode)

这个函数有三个参数：

  • pin：中断触发的中断号，虽然对于ESP32，这个参数可以直接写GPIO引脚编号，但是建议尽量调用digitalPinToInterrupt函数，将原始GPIO引脚转换成中断系统中的对应编号使用，比如digitalPinToInterrupt(23)，ESP32能直接使用GPIO编号，是因为对于ESP32，digitalPinToInterrupt函数的返回值就是原样返回，但对于其他类型的单片机，逻辑就不一样了

  • intRoutine：中断处理函数，就是当触发中断时，需要执行的操作，注意这个操作应该尽可能轻量，不能将繁重的工作写在中断处理函数中，这样会极大降低单片机响应，最糟糕时可能导致单片机重启

  • mode：中断触发的模式，一共有以下几种模式可选

detachInterrupt

该函数用于解除某个中断号的中断逻辑，函数签名如下

void detachInterrupt(uint8_t pin)

函数只有一个参数：

  • pin：要取消中断程序的中断号，同样地，建议调用digitalPinToInterrupt函数来将GPIO编号转换成中断号

实战演练

在ESP32开发板上，有一个板载LED灯，这颗灯是通过2号引脚控制的，给2号引脚高电平时，小灯点亮，给低电平时，小灯熄灭。

随后，我们引入一个按键开关

这个开关有三个引脚，VCC接ESP32 3V3，GND接ESP32 GND, OUT接ESP32 GPIO引脚（比如23号引脚）

按钮按下时，23号引脚为低电平，按钮未按下时，23号引脚为高电平，我们将使用该开关来控制板载LED灯，实现如下效果：

每单击（按下后释放）按钮一次，板载LED灯的状态反转一次

首先分析按钮按下并释放这个过程，其OUT引脚的电平方波信号如下图所示

我们只需要在捕获到波形上升沿的时候，反转一次LED灯的状态即可，使用中断来实现，代码如下

#include <Arduino.h>

#define PIN 23     // 按钮开关
#define LED_PIN 2  // 板载LED灯引脚

void reverse_led() {
    // 先读出原来引脚的电平，前面加上感叹号取反，然后再输出到引脚，实现高低电平反转
    digitalWrite(LED_PIN, !digitalRead(LED_PIN));
}

void setup() {
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    // 三个参数分别为：
    // 1. 中断监听引脚
    // 2. 发生中断后要执行的动作函数
    // 3. 中断触发信号(RISING：上升沿)
    attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN), reverse_led, RISING);
}

void loop() {}

烧录运行上述代码，基本功能能实现，但是你可能会发现，有些时候，按钮在一次按下过程中，LED灯的状态会有多次反转的现象。

注意：

这其实是一个非常常见的按钮抖动现象，按钮按下过程中，会可能会发生触点多次接触/断开的情况，这就导致一次按下，出现多个上升沿的现象，继而导致LED灯状态多次反转

要解决上述问题也很简单，按钮消抖即可，消抖的逻辑为：在很短时间内（比如500ms）的多次上升沿直接去重忽略即可

#include <Arduino.h>

#define PIN 23     // 按钮开关
#define LED_PIN 2  // 板载LED灯引脚

unsigned long last_press_time = 0;

void reverse_led() {
    unsigned long current_time = millis();
    // 只有上一次按下的时间距离当前时间超过500ms，才认为是一次有效的操作
    if (current_time - last_press_time > 500) {
        // 先读出原来引脚的电平，前面加上感叹号取反，然后再输出到引脚，实现高低电平反转
        digitalWrite(LED_PIN, !digitalRead(LED_PIN));
        last_press_time = current_time;
    }
}

void setup() {
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    // 三个参数分别为：
    // 1. 中断监听引脚
    // 2. 发生中断后要执行的动作函数
    // 3. 中断触发信号(RISING：上升沿)
    attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN), reverse_led, RISING);
}

void loop() {}

程序中引入了一个新的函数(这个函数的作用是，返回单片机运行到现在所经历的毫秒数)

unsigned long millis()

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