单片机中断机制分析：掌握单片机响应事件的奥秘，提升系统实时性

# 1. 单片机中断机制概述**

单片机中断机制是一种硬件机制，允许外部事件或内部事件打断当前正在执行的程序，并立即跳转到指定的处理程序执行。中断机制对于实时系统非常重要，因为它允许单片机快速响应外部事件，例如按键按下或定时器溢出，从而确保系统能够及时处理关键事件。

中断机制的基本原理是，当发生中断事件时，单片机将暂停当前正在执行的程序，并根据中断事件的类型跳转到对应的中断服务程序。中断服务程序执行完成后，单片机将返回到中断发生前的程序继续执行。

# 2. 单片机中断源分析

### 2.1 外部中断源

外部中断源是指单片机外部引脚产生的中断信号。常见的外部中断源包括：

- **按键中断：**当按键按下时，触发外部中断。
- **定时器中断：**当定时器计数器达到设定值时，触发外部中断。
- **串口中断：**当串口接收到数据或发送数据完成时，触发外部中断。
- **外部事件中断：**由外部设备或传感器产生的事件触发中断，如中断请求引脚（INTx）。

### 2.2 内部中断源

内部中断源是指单片机内部模块产生的中断信号。常见的内部中断源包括：

- **看门狗中断：**当看门狗定时器溢出时，触发内部中断。
- **掉电复位中断：**当单片机电源电压下降到一定程度时，触发内部中断。
- **复位中断：**当单片机复位时，触发内部中断。
- **软件中断：**由软件指令主动触发中断，如软件中断指令（SWI）。

**中断源分类对比**

| **特征** | **外部中断源** | **内部中断源** |
|---|---|---|
| 触发方式 | 外部信号 | 内部事件 |
| 优先级 | 可配置 | 固定 |
| 响应时间 | 较快 | 较慢 |
| 使用场景 | 外部事件处理 | 系统异常处理 |

**中断源优先级**

单片机中断源一般具有优先级，优先级高的中断源会在优先级低的中断源处理过程中打断其执行。中断优先级通常由硬件或软件配置。

**中断源管理**

为了有效管理中断源，需要对中断源进行配置和控制，包括：

- 中断使能/禁止：控制中断源是否响应中断请求。
- 中断优先级设置：确定中断源在发生中断时的处理顺序。
- 中断服务函数编写：编写响应特定中断源的中断服务函数。

**代码块：外部中断源配置**

// 使能外部中断0
EXTI->IMR |= EXTI_IMR_MR0;

// 设置外部中断0触发方式为下降沿
EXTI->RTSR |= EXTI_RTSR_TR0;

**代码逻辑分析：**

- `EXTI->IMR |= EXTI_IMR_MR0;`：设置外部中断0的中断使能位，允许外部中断0产生中断请求。
- `EXTI->RTSR |= EXTI_RTSR_TR0;`：设置外部中断0的触发方式为下降沿，即当外部中断0引脚从高电平变为低电平时触发中断。

**表格：内部中断源优先级**

| **中断源** | **优先级** |
|---|---|
| 看门狗中断 | 最高 |
| 掉电复位中断 | 次高 |
| 复位中断 | 最高 |
| 软件中断 | 可配置 |

**mermaid流程图：中断源处理流程**

graph LR
subgraph 外部中断源
    A[外部中断发生] --> B[判断中断使能]
    B --> C[中断服务函数执行]
end
subgraph 内部中断源
    D[内部事件发生] --> E[判断中断使能]
    E --> F[中断服务函数执行]
end
C --> G[中断处理完成]
F --> G

# 3. 单片机中断响应机制

### 3.1 中断向量表

中断向量表是存储在单片机内部