单片机中断与低功耗设计：平衡响应与功耗的艺术

# 1. 单片机中断基础**

中断是一种硬件机制，允许单片机在执行当前任务时响应外部事件。中断信号会触发中断服务程序（ISR），ISR会暂停当前任务的执行，处理中断事件，然后返回到原任务。

单片机中断系统主要由中断向量表和中断优先级机制组成。中断向量表是一个存储ISR地址的表，当发生中断时，单片机根据中断号从中断向量表中获取ISR的地址。中断优先级机制允许单片机在多个中断同时发生时确定哪个中断应该优先处理。

# 2. 中断处理与优化

### 2.1 中断处理机制

#### 2.1.1 中断向量表

中断向量表是一组存储在固定内存地址处的函数指针，每个中断源对应一个中断向量表项。当发生中断时，处理器会根据中断源的编号跳转到对应的中断向量表项，执行该中断服务程序。

**代码块：**

// 中断向量表
extern void __vector_table[];

**逻辑分析：**

`__vector_table` 数组存储了所有中断服务程序的地址。当发生中断时，处理器会根据中断源的编号访问 `__vector_table` 数组中的相应元素，并跳转到对应的中断服务程序。

#### 2.1.2 中断优先级

中断优先级决定了当多个中断同时发生时，哪个中断会被优先处理。通常，优先级较高的中断会优先处理，而优先级较低的中断会被暂时屏蔽。

**代码块：**

// 设置中断优先级
NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority);

**参数说明：**

* `IRQn`：中断源编号
* `priority`：中断优先级（0-15，0为最高优先级）

**逻辑分析：**

`NVIC_SetPriority` 函数用于设置指定中断源的优先级。优先级较高的中断会优先处理，而优先级较低的中断会被屏蔽。

### 2.2 中断优化技术

#### 2.2.1 中断嵌套

中断嵌套允许一个中断服务程序在执行过程中被另一个中断服务程序打断。这可以提高中断响应速度，但也会增加程序的复杂性。

**代码块：**

// 启用中断嵌套
NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn);

**参数说明：**

* `IRQn`：中断源编号

**逻辑分析：**

`NVIC_EnableIRQ` 函数用于启用指定中断源的中断嵌套。启用中断嵌套后，一个中断服务程序可以被另一个中断服务程序打断。

#### 2.2.2 中断屏蔽

中断屏蔽可以暂时禁止特定中断源的中断请求。这可以防止不必要的中断发生，从而降低功耗和提高系统稳定性。

**代码块：**

// 屏蔽中断
NVIC_DisableIRQ(IRQn_Type IRQn);

**参数说明：**

* `IRQn`：中断源编号

**逻辑分析：**

`NVIC_DisableIRQ` 函数用于屏蔽指定中断源的中断请求。屏蔽中断后，该中断源不会再触发中断。

#### 2.2.3 中断延迟

中断延迟可以将中断请求推迟到一个指定的时间点再执行。这可以减少中断处理的开销，从而提高系统性能。

**代码块：**

// 延迟中断
NVIC_SetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn);

**参数说明：**

* `IRQn`：中断源编号

**逻辑分析：**

`NVIC_SetPendingIRQ` 函数用于将指定中断源的中断请求延迟到一个指定的时间点再执行。延迟中断可以减少中断处理的开销，从而提高系统性能。

# 3.1 功耗分析与优化

#### 3.1.1 功耗模型

单片机的功耗主要由以下几个因素决定：

- **静态功耗：**即使单片机处于空闲状态，也会消耗的功耗。主要包括器件本身的漏电流和