如何在Micropython+ESP32環(huán)境中使用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)各種實(shí)用功能

引言

這個(gè)基礎(chǔ)系列的是為了完成一個(gè)智能家居系統(tǒng)。

定時(shí)器，顧名思義就是用來計(jì)時(shí)的。我們常常會(huì)設(shè)定計(jì)時(shí)或鬧鐘，然后時(shí)間到了就告訴我們要做什么了。單片機(jī)也是這樣，通過定時(shí)器可以完成各種預(yù)設(shè)好的任務(wù)。在這篇文章中，我們將介紹如何在Micropython+ESP32環(huán)境中使用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)各種實(shí)用的功能。

本次我們通過定時(shí)器讓 LED 周期性每秒閃爍 1 次。

材料準(zhǔn)備

• ESP32開發(fā)板
• LED燈
• 220歐姆電阻
• 面包板
• USB數(shù)據(jù)線
• 電腦

連接電路

編寫代碼

## 定時(shí)器的基本原理

在單片機(jī)中，定時(shí)器是一種硬件設(shè)備，用于產(chǎn)生精確的時(shí)間間隔。當(dāng)定時(shí)器到達(dá)設(shè)定的時(shí)間值時(shí)，它會(huì)觸發(fā)一個(gè)事件，通知處理器執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。在Micropython+ESP32中，我們可以使用machine.Timer類來創(chuàng)建和管理定時(shí)器。

ESP32-S3 內(nèi)置 RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）定時(shí)器，在 machine 的 Timer 模塊中。通過 MicroPython 可以輕松編程使用。我們也是只需要了解其構(gòu)造對象函數(shù)和使用方法即可。

代碼

反轉(zhuǎn)狀態(tài)方法一：

反轉(zhuǎn)狀態(tài)方法二：

上面用兩種不同的方法來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的反轉(zhuǎn)。

代碼簡說

代碼中的注釋很清晰了，還是分四步走，重點(diǎn)說明一下構(gòu)造函數(shù)和使用方法。

*構(gòu)造函數(shù)：
t=machine.Timer(id) 構(gòu)建定時(shí)器對象
【id】ESP32-S3 有 2 路硬件定時(shí)器，id=0~1，也可以定義成-1，即RTOS 虛擬定時(shí)器
*使用方法：
tim.init(period,mode,callback) 定時(shí)器初始化

• period:單位為 ms；
• mode：2 種工作模式，Timer.ONE_SHOT（執(zhí)行一次）、Timer.PERIODIC（周期
  性）；
• callback:定時(shí)器中斷后的回調(diào)函數(shù)。

運(yùn)行程序

定時(shí)器到了預(yù)設(shè)指定時(shí)間后，也會(huì)產(chǎn)生中斷，因此跟外部中斷的編程方式類似。我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)每隔1秒翻轉(zhuǎn)一次引腳狀態(tài)的定時(shí)器。你可以根據(jù)需要修改定時(shí)器的周期和回調(diào)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)各種實(shí)用的功能。

總結(jié)

本節(jié)實(shí)驗(yàn)介紹了RTOS定時(shí)器的使用方式。雖然使用延時(shí)函數(shù)也可以實(shí)現(xiàn)類似的功能，但是相比于延時(shí)函數(shù)，定時(shí)器具有不占用CPU資源的優(yōu)勢。

在傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)中，我們常常使用延時(shí)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)一些需要等待一段時(shí)間的操作。然而，這種方式會(huì)阻塞CPU的執(zhí)行，導(dǎo)致其他任務(wù)無法得到及時(shí)的處理。而使用定時(shí)器可以解決這個(gè)問題。

定時(shí)器是一種硬件設(shè)備，它可以在指定的時(shí)間間隔后觸發(fā)一個(gè)事件。通過設(shè)置定時(shí)器的周期和回調(diào)函數(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)在特定的時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行某個(gè)任務(wù)，而不需要占用CPU的資源。這樣，其他的任務(wù)就可以在這段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行，提高了系統(tǒng)的并發(fā)性和響應(yīng)性。

在使用定時(shí)器時(shí)，我們需要先初始化一個(gè)定時(shí)器對象，并設(shè)置其周期和回調(diào)函數(shù)。然后，通過調(diào)用定時(shí)器的啟動(dòng)方法，使其開始計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)器到達(dá)設(shè)定的時(shí)間值時(shí)，它會(huì)觸發(fā)回調(diào)函數(shù)的執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)我們想要的功能。

相比于延時(shí)函數(shù)，定時(shí)器的好處在于它不會(huì)阻塞CPU的執(zhí)行。即使定時(shí)器正在計(jì)時(shí)，CPU仍然可以繼續(xù)處理其他的任務(wù)。這樣可以提高系統(tǒng)的吞吐量和效率。此外，定時(shí)器還可以幫助我們實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的時(shí)間相關(guān)操作，如周期性的任務(wù)調(diào)度、事件觸發(fā)等。

總之，使用RTOS定時(shí)器可以提高系統(tǒng)的性能和效率。通過合理地設(shè)置定時(shí)器的周期和回調(diào)函數(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)在特定時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)的需求，而不需要占用CPU的資源。這使得我們能夠更好地管理系統(tǒng)的并發(fā)性和響應(yīng)性，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。