单片机控制系统中的中断处理：掌握中断响应机制

# 1. 单片机中断处理概述

中断处理是单片机系统中至关重要的一项技术，它允许单片机在执行主程序的同时，响应外部事件或内部事件。中断处理机制可以提高单片机的实时性和响应能力，使其能够及时处理突发事件。

中断处理的基本原理是：当发生中断事件时，单片机暂停当前正在执行的主程序，转而执行与中断事件相关的中断服务程序。中断服务程序执行完毕后，单片机再返回主程序继续执行。这种机制确保了单片机能够及时响应中断事件，并对事件进行处理。

# 2. 单片机中断响应机制

### 2.1 中断源和中断优先级

中断源是指触发中断事件的外部或内部事件。单片机通常有多个中断源，如外部中断引脚、定时器、串口等。

中断优先级是指当多个中断同时发生时，单片机处理中断的顺序。优先级高的中断会优先处理，而优先级低的中断会被暂时屏蔽。

### 2.2 中断向量表和中断服务程序

中断向量表是一个存储中断服务程序地址的数组。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中断服务程序的地址，并跳转到该地址执行中断处理程序。

中断服务程序是响应中断事件的代码段。它负责处理中断事件，并恢复程序的正常执行。

### 2.3 中断处理流程

当发生中断时，单片机将执行以下中断处理流程：

1. **保存现场：**单片机会保存当前程序执行环境，包括程序计数器、寄存器等。
2. **跳转到中断向量表：**根据中断源的编号，单片机会从中断向量表中获取中断服务程序的地址，并跳转到该地址。
3. **执行中断服务程序：**中断服务程序负责处理中断事件，并恢复程序的正常执行。
4. **恢复现场：**中断处理完成后，单片机会恢复保存的现场，并继续执行程序。

**代码块：中断处理流程**

void Interrupt_Handler(void)
{
    // 保存现场
    PUSH_REG(R0);
    PUSH_REG(R1);

    // 跳转到中断向量表
    JUMP_TO_VECTOR(INT_VECTOR_TABLE);

    // 执行中断服务程序

    // 恢复现场
    POP_REG(R1);
    POP_REG(R0);
}

**逻辑分析：**

* `PUSH_REG(R0)`和`PUSH_REG(R1)`保存寄存器`R0`和`R1`的值。
* `JUMP_TO_VECTOR(INT_VECTOR_TABLE)`根据中断源的编号跳转到中断向量表。
* 中断服务程序处理中断事件。
* `POP_REG(R1)`和`POP_REG(R0)`恢复寄存器`R1`和`R0`的值。

# 3. 单片机中断处理实践

### 3.1 外部中断处理

#### 3.1.1 中断引脚配置

外部中断通过外部中断引脚触发，需要对中断引脚进行配置。以STM32单片机为例，外部中断引脚配置步骤如下：

1. **使能外部中断时钟：**RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_SYSCFGEN;
2. **选择中断引脚：**SYSCFG->EXTICR[中断线组] |= 中断源端口 << 4;
3. **配置中断触发方式：**EXTI->FTSR |= 中断线 << 8; //下降沿触发
**EXTI->RTSR |= 中断线 << 8; //上升沿触发
**EXTI->RTSR &= ~(中断线 << 8); //下降沿触发
**EXTI->FTSR &= ~(中断线 << 8); //上升沿触发
4. **使能中断：**EXTI->IMR |= 中断线;

#### 3.1.2 中断服务程序编写

外部中断触发后，会跳转到对应的中断服务程序。中断服务程序需要编写以下内容：

1. **清除中断标志位：**EXTI->PR |= 中断线;
2. **执行中断处理逻辑：**例如，读取按键状态、控制LED闪烁等。

### 3.2 定时器中断处理

#### 3.2.1 定时器配置

定时器中断通过定时器溢出或比较匹配触发，需要对定时器进行配置。以STM32单片机为例，定时器配置步骤如下：

1. **使能定时器时钟：**RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIMxEN;
2. **设置定时器分频系数：**TIMx->PSC = 分频系数 - 1;
3. **设置定时器重装载值：**TIMx->ARR = 重装载值 - 1;
4. **使能定时器中断：**TIMx->DIER |= TIM_DIER_UIE;

#### 3.2.2 中断服务程序编写

定时器中断触发后，会跳转到对应的中断服务程序。中断服务程序需要编写以下内容：

1. **清除中断标志位：**TIMx->SR &= ~TIM_SR_UIF;
2. **执行中断处理逻辑：**例如，控制电机转动、更新显示等。

### 3.3 串口中断处理

#### 3.3.1 串口配置

串口中断通过串口接收或发送数据触发，需要对串口进行配置。以STM32单片机为例，串口配置步骤如下：

1. **使能串口时钟：**RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_USARTxEN;
2. **设置串口波特率：**USARTx->BRR = (SystemCoreClock / 波特率)