C语言单片机控制系统中断处理秘籍：快速响应，打造高实时性系统

# 1. 单片机中断处理概述

中断是单片机系统中一种重要的机制，它允许外部事件或内部事件打断正在执行的程序，从而及时处理突发事件。中断处理机制包括中断源、中断向量表、中断服务程序、中断优先级和嵌套等。

中断源是指触发中断的事件，可以是外部事件（如外部中断引脚的电平变化）或内部事件（如定时器溢出）。中断向量表是一个存储中断服务程序地址的表格，当发生中断时，单片机根据中断源的编号从中断向量表中获取相应的中断服务程序地址。

中断服务程序是响应中断事件而执行的代码段，它负责处理中断事件。中断优先级决定了当多个中断同时发生时，哪个中断会被优先处理。中断嵌套允许高优先级中断打断低优先级中断的执行，从而保证系统对突发事件的及时响应。

# 2. C语言单片机中断处理机制

### 2.1 中断源和中断向量表

**中断源**

中断源是指触发中断的事件或信号，单片机中常见的中断源包括：

- 外部中断：来自单片机外部引脚的电平变化或脉冲信号
- 定时器中断：来自定时器计数器溢出或比较匹配事件
- 串口中断：来自串口接收或发送缓冲区满/空事件
- 其他中断：如看门狗中断、复位中断等

**中断向量表**

中断向量表是一段存储在固定地址的代码段，其中包含了每个中断源对应的中断服务程序（ISR）的入口地址。当发生中断时，单片机会根据中断源的编号从中断向量表中获取 ISR 的入口地址，并跳转到该地址执行中断处理程序。

### 2.2 中断服务程序

**ISR 的结构**

ISR 是响应特定中断事件的函数，其结构一般如下：

void ISR_name() interrupt interrupt_number
{
    // 中断处理代码
}

其中：

- `ISR_name` 为 ISR 的名称
- `interrupt` 关键字指定这是一个中断处理函数
- `interrupt_number` 为中断源的编号

**ISR 的执行流程**

当发生中断时，单片机会执行以下步骤：

1. 保存当前执行环境（寄存器值、程序计数器等）
2. 根据中断源的编号从中断向量表中获取 ISR 的入口地址
3. 跳转到 ISR 的入口地址执行中断处理代码
4. 执行完中断处理代码后，恢复保存的执行环境
5. 返回到中断发生前的代码继续执行

### 2.3 中断优先级和嵌套

**中断优先级**

单片机中的中断源通常具有不同的优先级，当多个中断同时发生时，优先级高的中断会优先得到处理。中断优先级一般通过中断向量表中的中断向量地址来确定，地址越低，优先级越高。

**中断嵌套**

中断嵌套是指在 ISR 执行期间，又发生了另一个中断。单片机是否支持中断嵌套取决于其具体型号和架构。如果支持中断嵌套，则高优先级中断可以打断低优先级中断的执行，并在此期间禁止低优先级中断。

**中断优先级和嵌套的代码示例**

// 中断向量表
const uint32_t interrupt_vector_table[] = {
    (uint32_t)&ISR_timer,  // 定时器中断
    (uint32_t)&ISR_uart,   // 串口中断
    (uint32_t)&ISR_external // 外部中断
};

// ISR
void ISR_timer() interrupt 0
{
    // 定时器中断处理代码
}

void ISR_uart() interrupt 1
{
    // 串口中断处理代码
}

void ISR_external() interrupt 2
{
    // 外部中断处理代码
}

在这个例子中，定时器中断的优先级最高，其次是串口中断，最后是外部中断。如果在串口中断处理期间发生定时器中断，则定时器中断会打断串口中断的执行，并在此期间禁止串口中断。

# 3. C语言单片机中断处理实践

### 3.1 外部中断处理

#### 3.1.1 中断初始化

外部中断初始化主要包括以下步骤：

1. **设置外部中断引脚：**根据具体单片机型号，配置相应的外部中断引脚，使其能够触发中断。
2. **配置中断优先级：**如果单片机支持中断优先级，则需要设置外部中断的优先级，以确定其在其他中断事件中的响应顺序。
3. **使能外部中断：**在单片机的中断控制器中，使能外部中断，使其能够响应外部中断事件。

#### 3.1.2 中断响应函数

外部中断响应函数是当外部中断发生时执行的代码段。其主要功能是处理中断事件，并执行必要的操作。

void EXTI_IRQHandler(void)
{
    // 清除外部中断标志位
    EXTI->PR |= EXTI_PR_PRx;

    // 执行中断处理代码
    // ...
}

**代码逻辑分析：**

1. **清除中断标志位：**在中断响应函数的开头，需要清除外部中断标志位，以表示中断事件已处理完毕。
2. **执行