单片机USB中断处理：实时响应USB事件

# 1. 单片机USB中断简介

单片机USB中断是一种硬件机制，用于在USB总线发生特定事件时通知单片机。当USB总线上发生事件时，如数据接收、发送或控制信号，USB控制器会触发一个中断请求，从而中断单片机的当前执行流程，并跳转到指定的USB中断服务程序。

USB中断服务程序负责处理USB事件，例如读取接收到的数据、发送数据或响应控制请求。中断处理完成后，单片机将返回到之前的中断执行点，继续执行原先的程序。

# 2. USB中断处理机制

### 2.1 中断向量表和中断服务程序

**中断向量表**

中断向量表是一段存储在固定地址的内存区域，它包含了所有中断服务程序（ISR）的入口地址。当发生中断时，CPU会根据中断号从中断向量表中获取ISR的入口地址，然后跳转到ISR执行。

**中断服务程序**

中断服务程序（ISR）是响应特定中断事件的代码段。每个中断源都有一个对应的ISR。当发生中断时，CPU会调用相应的ISR来处理中断事件。ISR通常包含以下步骤：

1. 保存当前寄存器值（上下文切换）
2. 处理中断事件（例如，读取数据、发送数据）
3. 清除中断标志位
4. 恢复寄存器值（上下文切换）
5. 返回到中断发生前的代码

### 2.2 中断优先级和嵌套

**中断优先级**

中断优先级决定了中断处理的顺序。具有更高优先级的中断可以打断具有较低优先级的中断。单片机通常支持多级中断优先级，例如，STM32F103系列支持32个中断，分为7个优先级组，每个组有4个优先级等级。

**中断嵌套**

中断嵌套是指在处理一个中断时，又发生了另一个中断。单片机通常支持中断嵌套，但是嵌套的层数有限制。例如，STM32F103系列支持最多8级中断嵌套。

### 2.3 中断处理流程

中断处理流程通常包括以下步骤：

1. **中断触发：**当发生中断事件时，中断控制器会触发中断请求。
2. **中断向量获取：**CPU根据中断号从中断向量表中获取ISR的入口地址。
3. **ISR执行：**CPU跳转到ISR执行，处理中断事件。
4. **中断标志位清除：**ISR执行完成后，需要清除中断标志位，以表示中断事件已处理。
5. **返回中断前代码：**ISR执行完成后，CPU返回到中断发生前的代码。

**代码块：**

// 中断服务程序
void USART1_IRQHandler(void)
{
    // 保存寄存器值
    __disable_irq();
    // 读取数据
    uint8_t data = USART1->DR;
    // 处理数据
    // ...
    // 清除中断标志位
    USART1->SR &= ~USART_SR_RXNE;
    // 恢复寄存器值
    __enable_irq();
}

**逻辑分析：**

该代码块实现了USART1中断服务程序。当发生USART1接收中断时，CPU会调用该ISR。ISR首先保存寄存器值，然后读取接收到的数据，并进行处理。最后，ISR清除中断标志位并恢复寄存器值，返回到中断发生前的代码。

**参数说明：**

* `USART1_IRQHandler`：USART1中断服务程序的函数名。
* `__disable_irq()`：禁用中断。
* `USART1->DR`：USART1数据寄存器，用于读取接收到的数据。
* `USART1->SR`：USART1状态寄存器，用于清除中断标志位。
* `__enable_irq()`：启用中断。

**mermaid流程图：**

graph LR
subgraph 中断处理流程
    A[中断触发] --> B[中断向量获取]
    B --> C[ISR执行]
    C --> D[中断标志位清除]
    D --> E[返回中断前代码]
end

# 3. 单片机USB中断编程实战

### 3.1 USB中断初始化和配置

**中断向量表和中断服务程序配置**

单片机USB中断初始化的第一步是配置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表。当发生中断时，CPU会根据中断号从中断向量表中获取相应中断服务程序的地址，并跳转到该地址执行中断处理程序。

// 中断向量表配置
void NVIC_SetVector(IRQn_Type IRQn, uint32