单片机中断与通信协议：处理中断与通信数据的交互，保障数据传输

# 1. 单片机中断基础

单片机中断是一种硬件机制，当特定事件发生时，它可以暂停当前正在执行的程序并跳转到一个特定的中断服务程序（ISR）中。中断通常用于处理紧急事件，例如外设事件、错误或异常情况。

中断系统由中断向量表和中断服务程序组成。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ISR的地址并跳转到ISR中执行。ISR负责处理中断事件并恢复程序的正常执行。

# 2. 单片机中断处理技术

### 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，其中包含中断服务程序的入口地址。当单片机发生中断时，程序计数器（PC）会自动跳转到中断向量表中相应的中断向量处，从而执行对应的中断服务程序。

**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。当中断发生时，单片机会自动保存当前PC的值，并跳转到ISR的入口地址处执行。ISR通常包含以下步骤：

1. 保存中断发生时的上下文，包括寄存器值和程序状态字（PSW）等。
2. 处理中断事件，例如读取中断标志位、清除中断源等。
3. 执行中断处理逻辑，例如数据处理、设备控制等。
4. 恢复中断发生时的上下文，并返回到中断发生前的代码处。

### 2.2 中断优先级和嵌套中断

**中断优先级**

中断优先级用于确定当多个中断同时发生时，哪个中断会被优先处理。优先级较高的中断会优先执行，而优先级较低的中断会被暂时挂起。

**嵌套中断**

嵌套中断是指在中断服务程序执行期间又发生了新的中断。单片机可以支持嵌套中断，但嵌套层数有限，通常为2-4层。当发生嵌套中断时，当前ISR会被挂起，新ISR会被执行。

### 2.3 中断响应时间和中断延迟

**中断响应时间**

中断响应时间是指从中断发生到ISR开始执行的时间间隔。中断响应时间由以下因素影响：

* 中断优先级：优先级较高的中断响应时间较短。
* 中断向量表的长度：向量表越长，响应时间越长。
* ISR的长度：ISR越长，响应时间越长。

**中断延迟**

中断延迟是指从中断发生到ISR完成执行的时间间隔。中断延迟由以下因素影响：

* 中断响应时间
* ISR的执行时间
* 中断处理逻辑的复杂度

# 3.1 串口通信协议

**3.1.1 串口通信原理和数据格式**

串口通信是一种异步串行通信协议，它使用一对线缆（发送线和接收线）进行单向数据传输。数据以比特流的形式发送，每个比特由一个起始位、一个数据位、一个奇偶校验位（可选）和一个停止位组成。

**起始位：**表示数据帧的开始，通常为低电平。
**数据位：**传输实际数据，通常为 8 位，但也可以是 5、6 或 7 位。
**奇偶校验位：**用于检测数据传输中的错误，可以是奇校验或偶校