掌握单片机C语言中断处理：深入剖析中断机制，打造响应迅速的系统

# 1. 单片机C语言中断概述

中断是单片机系统中一种重要的机制，它允许外部事件或内部事件打断当前正在执行的程序，并执行相应的处理程序。中断可以提高系统的实时性和响应能力，广泛应用于各种嵌入式系统中。

单片机C语言中断编程涉及中断的初始化、配置、服务程序编写和嵌套处理等方面。通过合理利用中断机制，可以有效提升单片机系统的性能和效率。

# 2. 中断机制深入剖析

### 2.1 中断源和中断类型

中断源是指触发中断请求的事件或条件，中断类型是指中断源的分类。单片机中的中断源主要分为外部中断源和内部中断源。

#### 2.1.1 外部中断源

外部中断源是指来自单片机外部的事件或条件，例如：

- **外部引脚中断：**当外部引脚上的电平发生变化时，触发中断请求。
- **外部事件中断：**当发生特定的外部事件时，触发中断请求，例如定时器溢出、通信数据接收等。

#### 2.1.2 内部中断源

内部中断源是指来自单片机内部的事件或条件，例如：

- **时钟中断：**当单片机内部时钟发生溢出时，触发中断请求。
- **看门狗中断：**当看门狗定时器溢出时，触发中断请求。
- **软件中断：**通过软件指令主动触发中断请求。

### 2.2 中断处理流程

中断处理流程是指中断请求发生后，单片机处理中断的过程，主要分为以下三个阶段：

#### 2.2.1 中断请求

当中断源发生时，会向单片机发出中断请求。中断请求信号通过中断控制器传递到单片机内核。

#### 2.2.2 中断响应

当单片机内核收到中断请求后，会暂停当前正在执行的程序，并跳转到中断服务程序（ISR）的入口地址。

#### 2.2.3 中断服务程序

中断服务程序（ISR）是专门用来处理中断请求的代码段。ISR中包含了中断处理的具体逻辑，例如读取中断源状态、清除中断标志、执行相应操作等。

### 2.3 中断优先级和嵌套

#### 2.3.1 中断优先级

中断优先级是指中断源的优先级，优先级高的中断请求会优先得到处理。单片机通常支持多级中断优先级，当多个中断请求同时发生时，优先级高的中断请求会被优先响应。

#### 2.3.2 中断嵌套

中断嵌套是指中断服务程序（ISR）在执行过程中，又发生了新的中断请求。单片机通常支持中断嵌套，当中断嵌套发生时，当前正在执行的ISR会被暂停，新的ISR会被执行。当新的ISR执行完毕后，单片机会返回到之前暂停的ISR继续执行。

graph LR
subgraph 中断处理流程
    中断请求 --> 中断响应 --> 中断服务程序
end
subgraph 中断源类型
    外部中断源 --> 外部引脚中断
    外部中断源 --> 外部事件中断
    内部中断源 --> 时钟中断
    内部中断源 --> 看门狗中断
    内部中断源 --> 软件中断
end
subgraph 中断处理机制
    中断优先级 --> 多级中断优先级
    中断嵌套 --> ISR执行过程中发生新的中断请求
end

# 3.1 中断初始化和配置

中断初始化和配置是中断编程实践中的关键步骤，它决定了中断系统的正常运行和可靠性。本节将详细介绍中断初始化和配置的各个方面，包括中断向量表、中断使能和禁止等内容。

#### 3.1.1 中断向量表

中断向量表是一段存储在特定内存地址处的代码段，它包含了所有中断服务程序的入口地址。当发生中断时，CPU会根据中断源的编号从中断向量表中获取中断服务程序的入口地址，然后跳转到该地址执行中断服务程序。

**中断向量表结构**

中断向量表通常由一系列中断向量组成，每个中断向量对应一个中断源。中断向量的结构因不同的单片机而异，但一般包括以下信息：

- 中断源编号：表示中断源的唯一标识符。
- 中断服务程序入口地址：指向中断服务程序入口处的地址。

**中断向量表的初始化**

中断向量表的初始化通常在系统启动时进行，由启动代码或固件负责。初始化过程包括以下步骤：

1. 将每个中断源的中断服务程序入口地址写入到相应的中断向量中。
2. 设置中断向量表的