单片机C语言程序设计中的中断处理详解：从原理到实战，彻底解决中断难题

# 1. 单片机C语言中断处理概述**

中断处理是单片机系统中一种重要的机制，它允许单片机在执行主程序的同时响应外部事件或内部请求。中断处理的目的是提高系统的响应速度和效率，并简化程序设计。

中断处理的基本原理是当发生中断事件时，单片机会暂停执行当前程序，并跳转到一个称为中断服务程序（ISR）的特定代码段。ISR负责处理中断事件，然后返回到主程序继续执行。

# 2. 中断处理的原理与机制

### 2.1 中断源与中断向量表

**中断源**

中断源是指能够触发中断请求的事件或设备。在单片机系统中，中断源可以分为内部中断源和外部中断源。

**内部中断源**是单片机内部的事件或模块，例如定时器、串口、ADC 等。当这些模块发生特定事件时，会向 CPU 发出中断请求。

**外部中断源**是单片机外部的设备或信号，例如按键、传感器等。当这些设备或信号发生变化时，会通过中断引脚向 CPU 发出中断请求。

**中断向量表**

中断向量表是一段存储在 ROM 中的代码地址表。当 CPU 收到中断请求时，会根据中断源的编号从中断向量表中取出对应的中断服务程序地址，并跳转到该地址执行中断服务程序。

### 2.2 中断响应过程与中断服务程序

**中断响应过程**

当 CPU 收到中断请求时，会执行以下中断响应过程：

1. **保存当前状态：**CPU 会保存当前程序的寄存器值，以便中断处理完成后恢复程序执行。
2. **跳转到中断服务程序：**CPU 根据中断源的编号从中断向量表中取出对应的中断服务程序地址，并跳转到该地址执行中断服务程序。
3. **执行中断服务程序：**中断服务程序负责处理中断事件，例如读取中断源的状态、执行必要的操作等。
4. **恢复程序执行：**中断服务程序执行完成后，CPU 会恢复之前保存的寄存器值，并继续执行中断前的程序。

**中断服务程序**

中断服务程序是一段代码，负责处理特定中断源的事件。中断服务程序通常包含以下内容：

1. **读取中断源的状态：**读取中断源的状态寄存器，确定中断事件的类型和原因。
2. **执行必要的操作：**根据中断事件的类型，执行必要的操作，例如读取数据、控制设备等。
3. **清除中断标志：**清除中断源的状态寄存器中的中断标志，表示中断事件已处理。

### 2.3 中断优先级与嵌套中断

**中断优先级**

中断优先级是指中断源的优先级。当多个中断源同时发生中断请求时，CPU 会根据中断优先级决定优先处理哪个中断请求。优先级高的中断请求会优先得到处理，而优先级低的中断请求会被暂时屏蔽。

**嵌套中断**

嵌套中断是指在中断服务程序执行期间，又发生了新的中断请求。嵌套中断允许 CPU 在处理高优先级中断的同时，还能响应低优先级中断。

**代码块：中断优先级设置**

// 设置中断优先级
void set_interrupt_priority(uint8_t interrupt_source, uint8_t priority) {
  // ...
}

**逻辑分析：**

`set_interrupt_priority()` 函数用于设置中断源的优先级。`interrupt_source` 参数指定中断源，`priority` 参数指定中断优先级。优先级值越小，中断优先级越高。

**参数说明：**

* `interrupt_source`：中断源编号
* `priority`：中断优先级

**表格：中断优先级设置**

| 中断源 | 优先级 |
|---|---|
| 定时器0 | 1 |
| 定时器1 | 2 |
| 串口 | 3 |
| 外部中断0 | 4 |
| 外部中断1 | 5 |

**mermaid流程图：中断响应过程**

sequenceDiagram
participant CPU
participant Interrupt Source
CPU->Interrupt Source: Receive interrupt request
Interrupt Source->CPU: Send interrupt vector address
CPU->CPU: Save current state
CPU->CPU: Jump to interrupt service routine
CPU->CPU: Execut