单片机C语言程序设计中的中断处理机制：深入理解，掌握中断的奥秘

# 1. 单片机C语言程序设计中的中断概述**

中断是一种硬件机制，允许外部事件或信号暂停当前程序执行，并转向处理该事件的特殊函数（中断服务函数）。中断在单片机系统中至关重要，因为它允许系统在响应外部事件时保持实时性。

中断通常分为两类：外部中断和内部中断。外部中断是由外部设备或信号触发的，而内部中断是由单片机内部事件（例如定时器溢出）触发的。中断处理机制包括中断向量表、中断优先级和中断服务函数。

中断向量表是一个存储中断服务函数地址的特殊内存区域。当发生中断时，单片机将根据中断源确定中断向量，并从中断向量表中获取相应中断服务函数的地址。中断优先级决定了当多个中断同时发生时的处理顺序，优先级较高的中断将优先处理。

# 2.1 中断的概念和分类

### 中断的概念

中断是一种硬件机制，当外部事件或内部事件发生时，它会暂停当前正在执行的程序，并转而执行与该事件关联的特殊例程。中断通常用于处理紧急事件或异步事件，例如：

- 外部事件：来自外部设备的信号，如按键按下、串口数据接收
- 内部事件：处理器内部发生的事件，如定时器溢出、错误检测

### 中断的分类

中断可以根据其来源和特性进行分类：

- **外部中断：**由外部设备或信号触发，例如：
- 按键中断
- 串口中断
- 定时器中断
- **内部中断：**由处理器内部事件触发，例如：
- 算术溢出中断
- 看门狗中断
- 复位中断
- **可屏蔽中断：**可以通过软件禁用或启用，例如：
- 串口中断
- 定时器中断
- **不可屏蔽中断：**始终处于活动状态，不能通过软件禁用，例如：
- 复位中断
- 算术溢出中断

根据中断的优先级，可以进一步将其分为：

- **高优先级中断：**对系统至关重要，需要立即处理，例如：
- 复位中断
- 算术溢出中断
- **低优先级中断：**对系统影响较小，可以稍后处理，例如：
- 串口中断
- 定时器中断

# 3.1 中断初始化和配置

### 中断初始化

中断初始化是中断处理机制中的第一步，它负责配置硬件和软件资源，为中断处理做好准备。通常，中断初始化包括以下步骤：

- **硬件配置：**
- 配置中断源（例如，外设、定时器）的寄存器，设置中断触发条件和优先级。
- 连接中断源到中断控制器。
- **软件配置：**
- 注册中断服务函数（ISR）。
- 启用中断。

### 中断配置

中断配置允许对中断处理行为进行进一步定制。常用的配置选项包括：

- **中断优先级：**确定中断处理的顺序。优先级高的中断会在优先级低的中断之前处理。
- **中断屏蔽：**允许暂时禁用中断。
- **中断嵌套：**允许高优先级中断打断低优先级中断的处理。
- **中断向量表：**存储中断服务函数地址的表。

### 代码示例

以下代码示例演示了在 ARM Cortex-M 系列微控制器上初始化和配置中断：

// 中断初始化
void NVIC_Init(void) {
  // 设置中断优先级
  NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 3);

  // 注册中断服务函数
  NVIC_SetVector(SysTick_IRQn, (uint32_t)SysTick_Handler);

  // 启用中断
  NVIC_Enable