ESP32-S3 控制 定时器中断

ESP32-S3 定时器中断

在嵌入式系统中，定时器中断是一个非常常见的功能。它可以让程序在特定的时间间隔自动执行某些操作，而无需依赖 delay() 或手动轮询。

本实验将基于 ESP32-S3 的硬件定时器，实现 LED 每隔 0.5s 自动闪烁。

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一、实验目的

• 学习 ESP32-S3 硬件定时器 的初始化与使用
• 掌握 定时器中断函数（ISR） 的编写方法
• 实现 LED 每隔 0.5s 自动翻转

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二、硬件准备

• ESP32-S3 开发板
• LED 模块 × 1
• 杜邦线若干

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三、接线说明

模块	引脚	ESP32-S3 IO
LED 模块	D1	3

接线非常简单，只需要将 LED 模块的 D1 引脚接到 ESP32-S3 的 IO3 即可。

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四、实验现象

程序下载成功后：

• LED 每隔 0.5 秒自动翻转一次状态；
• LED 原来灭 → 0.5s 后点亮 → 0.5s 后熄灭 → 循环往复，形成闪烁效果。

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五、完整源代码

下面给出本实验的完整工程代码，分为 main、time 和 led 三部分。

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1. 主程序

#include "public.h"
#include "led.h"
#include "time.h"

//定义全局变量

void setup() {
  led_init();             // 初始化LED
  time0_init(500000);     // 定时器中断初始化，500000us = 0.5s
}

void loop() {
  // 主循环中不需要写任何代码
}

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2. 定时器头文件 time.h

#ifndef _time_H
#define _time_H

#include "public.h"

//变量声明
extern hw_timer_t *timer0;

//函数声明
void time0_init(u32 per);
void time0_isr(void);

#endif

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3. 定时器实现 time.cpp

#include "time.h"
#include "led.h"

hw_timer_t *timer0 = NULL;

//定时器初始化
//per：定时时间，单位us
void time0_init(u32 per)
{
  /* timerBegin：初始化定时器指针
    第一个参数：设置定时器0（一共有四个定时器0、1、2、3）
    第二个参数：80分频（设置APB时钟，ESP32主频80MHz），80则时间单位为1Mhz即1us，1000000us即1s。
    第三个参数：计数方式，true向上计数 false向下计数
 */
  timer0 = timerBegin(0, 80, true);
  /* timerAlarmWrite：配置报警计数器保护值（就是设置时间）
     第一个参数：指向已初始化定时器的指针
     第二个参数：定时时间，这里为500000us  意思为0.5s进入一次中断
     第三个参数：是否重载，false定时器中断触发一次  true：死循环
  */
  timerAlarmWrite(timer0, per, true);
  /* timerAttachInterrupt：绑定定时器
     第一个参数：指向已初始化定时器的指针
     第二个参数：中断服务器函数
     第三个参数：true边沿触发，false电平触发
  */
  timerAttachInterrupt(timer0, &time0_isr, true); 
  timerAlarmEnable(timer0);//启用定时器
  //timerDetachInterrupt(timer0);//关闭定时器
}

//定时器中断函数
void IRAM_ATTR time0_isr(void)
{
  static u8 led_sta=0; 
  led_sta=!led_sta;
  digitalWrite(led1_pin,led_sta);
}

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4. LED 头文件 led.h

#ifndef _led_H
#define _led_H

#include "public.h"

//LED管脚定义
#define led1_pin  3

//函数声明
void led_init(void);

#endif

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5. LED 实现 led.cpp

#include "led.h"

//led初始化
void led_init(void)
{
  pinMode(led1_pin, OUTPUT);//设置引脚为输出模式
}

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六、程序分析

1. 主程序 setup()

   • 初始化 LED
   • 初始化定时器，并设置定时 0.5s 进入一次中断

2. 定时器初始化

   • timerBegin(0, 80, true)：定时器 0，分频 80，计数周期 1us
   • timerAlarmWrite(timer0, 500000, true)：500000us = 0.5s 周期中断
   • timerAttachInterrupt(timer0, &time0_isr, true)：绑定中断函数

3. 中断服务函数 time0_isr()

   • 使用 static 变量保存 LED 状态，每次中断翻转一次
   • 通过 digitalWrite() 控制 LED 灯亮灭

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七、注意事项

1. 中断函数要简洁
   ISR 中不要放复杂逻辑或耗时操作，这里只做了 LED 翻转。

2. 定时器单位是 us
   通过分频设置为 1MHz 后，传入的参数就是微秒，例如 500000 = 0.5s。

3. ESP32-S3 有 4 个硬件定时器
   如果需要多任务定时，可以同时使用多个定时器（0,1,2,3）。

4. 区别于 delay()
   delay() 会阻塞主程序，而定时器中断不会影响主循环执行，更适合实时性要求高的应用。

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八、实验总结

通过本实验，我们学习了 ESP32-S3 定时器中断的配置与应用：

• 使用 timerBegin() 初始化定时器
• 用 timerAlarmWrite() 设置定时时间
• 通过 timerAttachInterrupt() 绑定中断函数
• 在中断中实现 LED 的周期翻转

最终，LED 实现了 每隔 0.5 秒闪烁，这是一个最经典的定时器中断应用。