目录
实物图
原理图
ESP32-IDF 示例代码解析
关键知识点
硬件
中断矩阵:ESP32 的“交警系统”
映射方法:给中断“分配房间”
中断状态
软件
枚举类型
函数
使用开发板上的按键，开关灯
实操练习
实现功能
提示
实物图
原理图
找到 KEY 部分
可以看出 boot 按键，按下导通，产生低电平，那可以推断未按下时，应该输入高电平
ESP32-IDF 示例代码解析
使用 system/nmi_isr 工程 注意这个例子只在 esp32、esp32-s2 和 esp32-s3 适用。
2.分析示例代码：
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <inttypes.h> #include "freertos/FreeRTOSConfig.h" #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "sdkconfig.h" #include "driver/gpio.h" #include "hal/gpio_ll.h" #include "soc/interrupts.h" #include "example_gpio.h" // NMI中断触发标志位，由汇编中断处理程序设置 extern volatile int nmi_triggered; // NMI中断服务程序的函数声明（定义在asm_funcs.S中） extern void xt_nmi(void*); void app_main(void) { intr_handle_t handle; // 中断句柄 esp_err_t err; // 用于存储函数返回的错误码 printf("example: Start\n"); // 重置GPIO引脚状态 gpio_reset_pin(EXAMPLE_GPIO_IN); /* 确保输入GPIO有下拉电阻，防止噪声干扰（当引脚未连接外部设备时） */ gpio_pulldown_en(EXAMPLE_GPIO_IN); // 将GPIO设置为双向模式（既可以输入也可以输出），用于自测触发中断 gpio_set_direction(EXAMPLE_GPIO_IN, GPIO_MODE_INPUT_OUTPUT); /* 将中断处理程序注册为NMI（不可屏蔽中断）。 * 注意：注册高级别中断时，中断分配器要求传入的处理程序参数必须为NULL， * 因为处理程序由汇编代码直接定义（xt_nmi函数）。 */ err = esp_intr_alloc(ETS_GPIO_INTR_SOURCE, ESP_INTR_FLAG_IRAM | ESP_INTR_FLAG_NMI, NULL, NULL, &handle); if (err != ESP_OK) { printf("Failure: could not install NMI ISR, %d(0x%x)\n", err, err); return; } // 设置GPIO中断类型为高电平触发 gpio_set_intr_type(EXAMPLE_GPIO_IN, GPIO_INTR_HIGH_LEVEL); // 使能GPIO中断 gpio_intr_enable(EXAMPLE_GPIO_IN); // 延时200ms，等待系统稳定 vTaskDelay(200 / portTICK_PERIOD_MS); /* 在CPU端禁用所有常规中断，并验证NMI仍然能够被触发 */ // 保存当前的中断使能掩码，以便后续恢复 const uint32_t mask = esp_cpu_intr_get_enabled_mask(); // 禁用所有CPU中断（0xFFFFFFFF表示所有中断） esp_cpu_intr_disable(0xFFFFFFFF); // 清零NMI触发标志位 nmi_triggered = 0; /* 将EXAMPLE_GPIO_IN设置为高电平，这将触发NMI中断（因为GPIO19配置为高电平触发） */ gpio_set_level(EXAMPLE_GPIO_IN, 1); /* 等待中断发生（轮询nmi_triggered标志位） */ while (nmi_triggered == 0) { /* 注意：由于常规中断已被禁用，不能使用vTaskDelay等需要定时器中断的函数 */ } // 恢复之前保存的中断使能状态 esp_cpu_intr_enable(mask); // 禁用GPIO中断 gpio_intr_disable(EXAMPLE_GPIO_IN); // 释放中断资源 esp_intr_free(handle); // 测试成功输出 printf("example: Success\n"); }由于使用 nmi，所以需要使用汇编:
#include <xtensa/coreasm.h> #include "soc/gpio_reg.h" #include "example_gpio.h" // 声明nmi_triggered为全局符号，使其可以被C代码访问 .global nmi_triggered // 将nmi_triggered变量放入.bss段（未初始化的全局变量段） .section .bss nmi_triggered: .space 4 // 分配4字节空间（int类型） /** * @brief NMI中断服务程序（必须使用汇编语言编写） * * 这个ISR通过`call0`指令被调用，因此`a0`寄存器（返回地址）被修改了。 * 幸运的是，`a0`的原始值被保存在EXCSAVE寄存器中，需要在返回前恢复。 * * 注意：Xtensa架构要求NMI处理程序必须命名为`xt_nmi` */ .section .iram1, "ax" // 放入iram1段（指令RAM），"ax"表示可分配和可执行 .align 4 // 4字节对齐 .global xt_nmi // 声明为全局符号，可以被链接器识别 .type xt_nmi, @function // 声明为函数类型 xt_nmi: // 分配栈空间：栈指针(sp)向下移动16字节 addi sp, sp, -16 // 将a3寄存器保存到栈中（偏移0位置），用于临时存储 s32i a3, sp, 0 /* ========== 设置中断标志位 ========== */ // 将nmi_triggered变量的地址加载到a0寄存器 movi a0, nmi_triggered // 将立即数1加载到a3寄存器 movi a3, 1 // 将a3的值(1)存储到a0指向的内存地址，即设置nmi_triggered = 1 s32i a3, a0, 0 /* ========== 将GPIO电平拉低，防止再次触发中断 ========== */ // 将GPIO_OUT_W1TC寄存器地址加载到a0（Write One To Clear，写1清除对应的GPIO位） movi a0, GPIO_OUT_W1TC_REG // 将1左移EXAMPLE_GPIO_IN位，构造GPIO掩码（例如GPIO19 -> 1<<19） movi a3, 1 << EXAMPLE_GPIO_IN // 将掩码写入GPIO寄存器，将对应的GPIO引脚设置为低电平 s32i a3, a0, 0 /* ========== 恢复寄存器并返回 ========== */ // 从栈中恢复a3寄存器的原始值 l32i a3, sp, 0 // 释放栈空间：栈指针(sp)向上移动16字节 addi sp, sp, 16 // 从EXCSAVE寄存器中恢复a0寄存器（EXCSAVE + XCHAL_NMILEVEL是NMI级别对应的保存位置） // a0寄存器包含中断返回地址，必须恢复才能正确返回 rsr a0, EXCSAVE + XCHAL_NMILEVEL /* 从NMI中断返回，必须指定中断级别 */ // rfi: Return from Interrupt，从中断返回 // XCHAL_NMILEVEL: NMI的中断级别（通常为最高级别） rfi XCHAL_NMILEVEL结合配置和代码，可以分析出：
打印nmi_triggered 为1
关键知识点
硬件
中断矩阵:ESP32 的“交警系统”
外设中断源连着 2 个 CPU 核的中断控制器。这控制器支持分开配置——可以把某个中断只给 CPU0，也可以两个 CPU 都伺候着。 支持 99 个外部中断源（实际能用 84 个，剩下 15 个是摆设）。每个 CPU 核只有 32 个中断位，其中 6 个是内部用的，剩下 26 个才给外设用。这就像酒店只有 26 间房，但要接待 84 个客人——得排队等叫号。 中断分两大类：
外部中断：外面来的“不速之客”
电平触发：高电平一直举着手直到 CPU 理你
边沿触发：举手一下 CPU 就得看到
NMI：最牛 B 的中断，软件关不掉（除非硬件出手）
内部中断：CPU 自己家里的事
定时器中断：闹钟响了
软件中断：自己写代码触发
解析中断：性能分析用的 优先级有 6 级，NMI 是最高级 VIP，可以插队（中断嵌套）。
映射方法:给中断“分配房间”
在配置寄存器的 0~4 位里设置对应的号数。CPU0 和 CPU1 各管各的，不打架。
具体寄存器地址就不列出来了，见《技术手册》
中断状态
则查看对应位是否被设 1，当然有 99 位，对应 4 个寄存器，cpu0 和 cpu1 各 4 个，一共 8 个寄存器。
另外还有时钟控制和版本控制个 2 个，这里就不展示了。
软件
枚举类型
// 保持 LEVELx 值原样；它们通过 (1<<level) 匹配 #define ESP_INTR_FLAG_LEVEL1 (1<<1) ///< 接受 Level 1 中断向量（最低优先级） #define ESP_INTR_FLAG_LEVEL2 (1<<2) ///< 接受 Level 2 中断向量 #define ESP_INTR_FLAG_LEVEL3 (1<<3) ///< 接受 Level 3 中断向量 #define ESP_INTR_FLAG_LEVEL4 (1<<4) ///< 接受 Level 4 中断向量 #define ESP_INTR_FLAG_LEVEL5 (1<<5) ///< 接受 Level 5 中断向量 #define ESP_INTR_FLAG_LEVEL6 (1<<6) ///< 接受 Level 6 中断向量 #define ESP_INTR_FLAG_NMI (1<<7) ///< 接受 Level 7 中断向量（最高优先级） #define ESP_INTR_FLAG_SHARED (1<<8) ///< 中断可在 ISR 之间共享 #define ESP_INTR_FLAG_EDGE (1<<9) ///< 边沿触发中断 #define ESP_INTR_FLAG_IRAM (1<<10) ///< 当缓存禁用时可以调用 ISR #define ESP_INTR_FLAG_INTRDISABLED (1<<11) ///< 返回时此中断已禁用 #define ESP_INTR_FLAG_LOWMED (ESP_INTR_FLAG_LEVEL1|ESP_INTR_FLAG_LEVEL2|ESP_INTR_FLAG_LEVEL3) ///< 低和中等优先级中断。这些可以用 C 处理。 #define ESP_INTR_FLAG_HIGH (ESP_INTR_FLAG_LEVEL4|ESP_INTR_FLAG_LEVEL5|ESP_INTR_FLAG_LEVEL6|ESP_INTR_FLAG_NMI) ///< 高级别中断。需要用汇编处理。 /** 所有级别标志的掩码 */ #define ESP_INTR_FLAG_LEVELMASK (ESP_INTR_FLAG_LEVEL1|ESP_INTR_FLAG_LEVEL2|ESP_INTR_FLAG_LEVEL3 | \ ESP_INTR_FLAG_LEVEL4|ESP_INTR_FLAG_LEVEL5|ESP_INTR_FLAG_LEVEL6 | \ ESP_INTR_FLAG_NMI)函数
esp_err_t esp_intr_alloc(int source, int flags, intr_handler_t handler, void *arg, intr_handle_t *ret_handle);函数功能：分配并注册中断 输入参数：
参数 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
source | int | 中断源。soc/interrupts.h 中定义的 ETS_*_INTR_SOURCE 中断多路复用源，或此头文件中定义的内部ETS_INTERNAL_*_INTR_SOURCE 源之一 |
flags | int | ESP_INTR_FLAG_* 定义的按位或掩码。这些限制此例程可以选择的中断。如果此值为 0，则默认分配非共享的级别 1、2 或 3 中断。如果提供了 ESP_INTR_FLAG_SHARED 掩码，将分配给定级别的共享中断（如果未指定则为级别 1）。设置 ESP_INTR_FLAG_INTRDISABLED 将在禁用此中断的情况下返回此函数 |
handler | intr_handler_t | 中断处理程序。当请求级别 >3 的中断时必须为 NULL，因为这些类型的中断不是 C 可调用的 |
arg | void* | 传递给中断处理程序的可选参数 |
ret_handle | intr_handle_t* | 指向 intr_handle_t 的指针，用于存储一个可以稍后请求详细信息或释放中断的句柄。如果不需要句柄可以为 NULL |
返回值：esp_err_t 类型，它是枚举类型，定义如下：
返回值 | 说明 |
|---|---|
ESP_ERR_INVALID_ARG | 参数组合无效 |
ESP_ERR_NOT_FOUND | 未找到具有指定标志的中断 |
ESP_OK | 成功 |
void esp_cpu_intr_disable(uint32_t intr_mask);函数功能：禁用当前 CPU 上的特定中断
输入参数：intr_mask：要禁用的中断的位掩码
void esp_cpu_intr_enable(uint32_t intr_mask);函数功能：禁用当前 CPU 上的特定中断
输入参数：intr_mask：要启用的中断的位掩码
注意：这两个不能控制 NMI
esp_err_t gpio_set_intr_type(gpio_num_t gpio_num, gpio_int_type_t intr_type);函数功能：设置 GPIO 中断触发类型
输入参数：
参数 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
gpio_num | gpio_num_t | GPIO 编号。如果想要设置例如 GPIO16 的中断触发类型，gpio_num 应为 GPIO_NUM_16 (16) |
intr_type | gpio_int_type_t | 中断类型，从 gpio_int_type_t 中选择 |
typedef enum { GPIO_INTR_DISABLE = 0, /*!< 禁用 GPIO 中断 */ PIO_INTR_POSEDGE = 1, /*!< GPIO 中断类型：上升沿触发 */ GPIO_INTR_NEGEDGE = 2, /*!< GPIO 中断类型：下降沿触发 */ GPIO_INTR_ANYEDGE = 3, /*!< GPIO 中断类型：上升沿和下降沿触发（双沿触发） */ GPIO_INTR_LOW_LEVEL = 4, /*!< GPIO 中断类型：输入低电平触发 */ GPIO_INTR_HIGH_LEVEL = 5, /*!< GPIO 中断类型：输入高电平触发 */ GPIO_INTR_MAX, } gpio_int_type_t;返回值：esp_err_t 类型，定义如下：
返回值 | 说明 |
|---|---|
ESP_OK | 成功 |
ESP_ERR_INVALID_ARG | 参数错误 |
esp_err_t gpio_intr_enable(gpio_num_t gpio_num);函数功能：启用 GPIO 模块中断信号
输入参数：
返回值：esp_err_t 类型，定义如下：
返回值 | 说明 |
|---|---|
ESP_OK | 成功 |
ESP_ERR_INVALID_ARG | 参数错误 |
esp_err_t gpio_install_isr_service(int intr_alloc_flags);函数功能：装 GPIO 驱动的 ETS_GPIO_INTR_SOURCE 中断服务程序(ISR)，支持按引脚注册独立的 GPIO 中断处理函数
输入参数：分配中断时使用的标志。一个或多个（按位或）ESP_INTR_FLAG_* 值。 * 详细信息请参阅 esp_intr_alloc.h。
esp_err_t gpio_isr_handler_add(gpio_num_t gpio_num, gpio_isr_t isr_handler, void *args);函数功能：为指定的 GPIO 引脚添加中断服务程序（ISR）处理函数
输入参数：
参数名 | 参数类型 | 参数说明 |
|---|---|---|
gpio_num | gpio_num_t | GPIO 编号，要添加中断处理程序的 GPIO 引脚 |
isr_handler | gpio_isr_t | 中断服务程序处理函数，类型为 gpio_isr_t 的函数指针 |
args | void* | 传递给中断处理程序的参数，可以是任意类型的数据指针 |
返回值：esp_err_t 类型。
使用注意：
必须在调用 gpio_install_isr_service() 之后使用此函数
如果在分配 ISR 时没有传递 ESP_INTR_FLAG_IRAM 标志，则引脚 ISR 处理函数不需要声明为 IRAM_ATTR
此函数将在 ISR 中被调用，因此有堆栈大小限制（可在 menuconfig 中配置为「ISR stack size」），由于额外的间接层级，此限制比全局 GPIO 中断处理程序要小
使用开发板上的按键，开关灯
从原理图上看，我们使用的是 GPIO0，按下为低电平
#include <stdio.h> #include <stdbool.h> #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/task.h" #include "esp_log.h" #include "driver/gpio.h" #include <inttypes.h> static void IRAM_ATTR gpio_isr_handler(void* arg) { bool *flag = (bool *)arg; if (false == *flag) { gpio_set_level(GPIO_NUM_1, 1); *flag = true; } else { gpio_set_level(GPIO_NUM_1, 0); *flag = false; } } void app_main(void) { gpio_config_t io_conf = {}; bool flag = false; //设置按键 io_conf.intr_type = GPIO_INTR_NEGEDGE; io_conf.pin_bit_mask = 1 << GPIO_NUM_0; io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT; io_conf.pull_up_en = 1; gpio_config(&io_conf); //设置led灯 io_conf.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE; io_conf.mode = GPIO_MODE_OUTPUT; io_conf.pin_bit_mask = 1 << GPIO_NUM_1; io_conf.pull_down_en = 0; io_conf.pull_up_en = 0; gpio_config(&io_conf); //关灯 gpio_set_level(GPIO_NUM_1, 1); gpio_install_isr_service(ESP_INTR_FLAG_LEVEL1); gpio_isr_handler_add(GPIO_NUM_0, gpio_isr_handler, (void*) &flag); while(1) { vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); } }实操练习
实现功能
短按：开关 LED 灯
长按（比如按住 2 秒以上）：重启系统
提示
在中断里启动定时器，判断按键时长
短按就开关灯，长按就调用 esp_restart()
注意防抖——别按一下触发十几次
答案在 gitee： HTTPS://gitee.com/zhangdong_road/esp32
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