【中断】外部中断

为什么需要中断？

轮询代码：

    while (1) {
    // 轮询方式：不断检查设备状态
    if (key_pressed()) {
        // 处理按键事件
        handle_key_press();
    }
}

轮询的缺点：
- CPU 需要不断检查设备状态（如按键是否按下），占用大量计算资源。
- 高延迟：事件发生后无法立即响应（需等待轮询检测到）。

中断

基于轮询的问题，单片机引入了中断功能。
中断（Interrupt） 是嵌入式系统的核心机制，允许处理器暂停当前任务，优先响应外部事件（如按键按下、定时器溢出），处理完成后自动恢复原任务。

提示

想象这样的场景：你在看书，收到微信消息，这时：

轮询：每隔5秒，看一次手机（低效）
中断：手机响了（触发中断），你回复消息（处理中断），处理完消息后继续看书（恢复现场）。

中断的优势

设备主动通知CPU（如按下按键触发中断），CPU 立即处理。

中断流程

1.中断触发：硬件（如定时器、GPIO）发送中断信号。
2.保存现场：CPU 压栈当前执行的上下文（PC、寄存器等）。
3.跳转到中断服务程序（ISR）：执行预设的处理函数。
4.恢复现场：弹出栈数据，继续原任务。

中断类型

外部中断：外部硬件信号触发的，通常是 GPIO 引脚的电平变化（如按键按下）。
- 触发方式：
  - 边沿触发（上升沿、下降沿、双边沿）
  - 电平触发（高电平、低电平）
定时器中断：定时器中断是由 MCU 内部定时器（TIM）溢出触发的，其核心用途是计时、延时、周期任务调度（如定时测量、PWM 生成、任务调度）。
- 触发方式：
  - 固定频率（周期性）（如每 1ms 触发一次）
  - 单次触发（仅执行一次）
其他中断类型

中断优先级

中断优先级：高优先级中断可以打断低优先级中断，确保关键任务及时响应。
中断嵌套：同一优先级的中断可以嵌套执行，确保顺序执行。

中断实验

下降沿中断实验

原理：下降沿触发中断，当 GPIO 输入电平从高到低变化时（按键按下），产生中断。
关键函数：
- void attachInterrupt(uint8_t pin, std::function<void(void)> intRoutine, int mode)
  - pin：中断引脚
  - intRoutine：中断服务程序（ISR）
    - 中断服务程序是一个函数，定义传入即可
    - 中断服务程序的参数和返回值必须为void，不能有参数
    - 中断服务程序可以自定义，但必须与 attachInterrupt 函数的 intRoutine 参数类型一致
- mode：中断触发方式（上升沿、下降沿、双边沿、电平触发）
  - mode已经提前定义可以打开 Arduino.h 文件查看

信息

#define RISING 0x01 // 上升沿触发（低电平->高电平）

#define FALLING 0x02 // 下降沿触发（高电平->低电平）

#define CHANGE 0x03 // 双边沿触发（上升沿或下降沿）

#define ONLOW 0x04 // 低电平触发（持续低电平不断触发）

#define ONHIGH 0x05 // 高电平触发（持续高电平不断触发）

代码

#include <Arduino.h>

#define pin 0

// 定义可以在外部中断函数中使用的变量
volatile bool flag = false;

// 定义外部中断函数
void ISR()
{
    flag = true;
}

void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    pinMode(pin, INPUT_PULLDOWN);
    /**
     *
     * @param pin 中断引脚  0号引脚
     * @param ISR 中断函数   ISR:中断服务函数
     * @param FALLING 中断类型  FALLING:下降沿触发中断
     */
    attachInterrupt(pin, ISR, FALLING);
}

void loop()
{
    if (flag)
    {
        Serial.println("外部中断触发,按键按下");
        flag = false;
    }
}

注意点：
- 中断标志位，变量需要volatile修饰，防止编译器优化
- 中断服务程序（ISR）的函数名和参数必须与attachInterrupt函数中intRoutine参数一致
- 中断服务程序执行应该短，不应该把耗时的在里面，避免影响逻辑

为什么需要中断？​

中断​

中断的优势​

中断流程​

中断类型​

中断优先级​

中断实验​

下降沿中断实验​

为什么需要中断？

中断

中断的优势

中断流程

中断类型

中断优先级

中断实验

下降沿中断实验