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MicroPython 中使用 ESP32 精确测量毫秒级时间间隔的正确方法

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发布时间:2026-02-13 19:03:01

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来源于php中文网

原创

MicroPython 中使用 ESP32 精确测量毫秒级时间间隔的正确方法

在 micropython 的 esp32 平台上,`time.time()` 仅提供秒级精度且不适合高频事件计时;应改用 `time.ticks_ms()` 配合 `time.ticks_diff()` 实现亚秒级(毫秒级)精确时间差测量,避免浮点误差与系统时钟漂移。

在轮速测量、脉冲计时或按钮响应延迟等嵌入式应用中,常需测量远小于 1 秒的时间间隔(如几十毫秒)。此时若错误使用 time.time()(返回自 Unix 纪元起的浮点秒数),不仅精度受限(ESP32 上通常仅约 10–50 ms 分辨率),还易因浮点运算引入舍入误差,且在长时间运行后可能遭遇 time.time() 溢出或非单调问题。

✅ 正确做法是使用 MicroPython 专为嵌入式计时设计的 ticks API

  • time.ticks_ms():返回自系统启动以来的毫秒计数值(32 位无符号整数,约 49.7 天后溢出,但可安全用于短时差计算);
  • time.ticks_diff(new, old):唯一推荐的 ticks 差值计算方式,自动处理无符号整数溢出(如 0x00000005 - 0xFFFFFFFE 正确返回 7);
  • 切勿直接相减(如 new - old),否则溢出时结果错误。

以下是修正后的轮速测量示例代码(含关键注释):

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from machine import Pin
import time

# 初始化按钮(下拉,按下为高电平)
break_btn = Pin(33, Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)

speeds = []
start_ticks = time.ticks_ms()  # 记录首次触发时刻(毫秒)

for i in range(1000):
    time.sleep_ms(70)  # 更精准的延时(推荐用 sleep_ms 而非 sleep(0.07))

    if break_btn.value():
        current_ticks = time.ticks_ms()
        time_passed_ms = time.ticks_diff(current_ticks, start_ticks)  # ✅ 正确计算差值
        start_ticks = current_ticks  # 更新上一次触发时刻

        print(f"时间间隔: {time_passed_ms} ms")

        # 转换为秒用于速度计算(如轮周长 0.335 米)
        if time_passed_ms > 0:
            speed_mps = 0.335 / (time_passed_ms / 1000.0)  # 毫秒→秒
            speeds.append(speed_mps)
            print(f"瞬时速度: {speed_mps:.2f} m/s")

print(f"共记录 {len(speeds)} 个有效速度值")

⚠️ 注意事项:

立即学习Python免费学习笔记(深入)”;

  • 不要混用不同 ticks 函数:ticks_ms() 与 ticks_us() 返回单位不同,不可交叉使用 ticks_diff;
  • 避免 time.time() 用于差值计算:其返回浮点数,在 ESP32 MicroPython 中分辨率低、开销大、不保证单调;
  • sleep_ms() 优于 sleep(0.07):后者底层仍转换为毫秒且精度更低;
  • 若需微秒级精度(如超声波测距),可改用 time.ticks_us(),但注意其溢出更快(约 71.6 分钟);
  • 对于长期稳定运行,建议在主循环中定期检查 ticks_ms() 是否接近溢出(如 > 0xF0000000),必要时重置逻辑或采用双 ticks 校准。

掌握 ticks_ms() + ticks_diff() 是 MicroPython 实时计时的基石——它轻量、可靠、符合嵌入式语义,让毫秒级事件捕获真正可控、可复现。

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