Interrupt与Keil: 如何处理中断和优化中断响应速度

# 1. 理解中断

## 1.1 中断的基本概念

在嵌入式系统中，中断是一种机制，用于暂时挂起CPU当前正在执行的程序，转到处理特定事件或条件的程序，然后在完成处理后返回到原来被中断的程序继续执行。中断能够提高系统的实时性和响应性，是嵌入式系统中不可或缺的重要部分。

中断的基本概念包括：
- **中断请求（Interrupt Request，IRQ）**：外部设备或内部事件发生时，向CPU发送中断请求信号，请求CPU暂停当前工作。
- **中断处理程序（Interrupt Service Routine，ISR）**：CPU响应中断请求后执行的特定处理程序，用于处理中断引起的事件或条件。
- **中断向量**：用于确定是哪个中断请求触发了中断，CPU会根据中断向量查找相应的中断处理程序地址。

## 1.2 中断在嵌入式系统中的重要性

在嵌入式系统中，中断的重要性体现在以下几个方面：
1. **实时性**：中断能够及时响应外部事件，保证系统能够快速处理特定事件。
2. **资源共享**：通过中断，多个设备能够共享CPU资源，提高系统的效率和性能。
3. **方便性**：中断机制能够简化程序设计，提高代码的可读性和可维护性。
4. **灵活性**：能够根据不同的需求和场景配置不同的中断处理程序，实现灵活的系统功能扩展和定制。

综上所述，理解中断的基本概念和在嵌入式系统中的重要性对于合理设计和优化嵌入式系统至关重要。

# 2. 中断的工作原理

### 2.1 中断处理过程

中断处理是嵌入式系统中的重要概念，当外部事件或条件需要及时响应时，系统会触发中断，暂停当前任务转而处理中断请求。以下是中断处理过程的具体步骤：

1. **中断请求**: 外部设备向中断控制器发送中断请求信号。
2. **中断确认**: 中断控制器接收中断请求信号，将中断请求发送给处理器。
3. **中断嵌套与屏蔽**: 处理器根据中断优先级和中断屏蔽状态，确定是否响应此中断。
4. **保存上下文**: 处理器将当前任务的状态（寄存器值、程序计数器等）保存到堆栈。
5. **中断服务程序执行**: 处理器执行与中断相对应的中断服务程序。
6. **恢复现场**: 中断服务程序执行完毕后，处理器从堆栈中恢复之前状态，继续执行被中断的任务。

### 2.2 中断向量表的作用

中断向量表是一个存储中断服务程序入口地址的数据结构，用于确定每个中断源对应的中断服务程序。在中断发生时，处理器会根据中断向量表中的地址跳转到相应的中断服务程序执行。以下是一个简单的中断向量表示例：

| 中断号 | 中断服务程序地址 |
| ------ | --------------- |
| 0 | 0x0800 |
| 1 | 0x0804 |
| 2 | 0x0808 |
| ... | ... |
| n | 0x08n |

通过中断向量表，系统能够高效地实现中断处理，提高系统的实时响应能力。

// 示例中断向量表的C代码
void (*interrupt_vector_table[])() = {
    (void (*)())0x0800,  // 中断0的服务程序地址
    (void (*)())0x0804,  // 中断1的服务程序地址
    (void (*)())0x0808,  // 中断2的服务程序地址
    // 其他中断服务程序地址
};

graph TD;
    A[外部设备中断请求] --> B(中断控制器确认中断请求);
    B --> C(中断请求传递至处理器);
    C --> D{是否响应中断?};
    D -- 是 --> E[保存当前任务状态到堆栈];
    E --> F[执行中断服务程序];
    F --> G[恢复任务状态];
    D -- 否 --> X(继续当前任务);

# 3. 中断控制器

中断控制器在嵌入式系统中扮演着重要的角色，负责管理和分配各种中断请求。下面将详细介绍中断控制器的相关内容。

### 3.1 中断优先级的设置

在中断控制器中，通常会涉及到多个中断请求同时到来的