单片机C语言中断处理：实时响应与任务调度，让程序应对自如

# 1. 单片机C语言中断处理概述**

中断是一种硬件机制，当外部事件或内部错误发生时，它可以暂停当前正在执行的程序，并转而执行一段特定的代码（称为中断服务程序）。中断处理在单片机系统中至关重要，因为它允许系统对外部事件快速响应，并确保系统的实时性。

单片机C语言中断处理涉及中断的初始化、配置、服务程序的编写以及中断的优化。通过中断处理，单片机可以实现对外部事件的实时响应，提高系统的效率和可靠性。

# 2. 中断处理的理论基础

### 2.1 中断的概念和分类

**中断的概念**

中断是一种硬件机制，当发生特定事件时，它会暂停当前正在执行的程序，并跳转到一个称为中断服务程序（ISR）的特殊代码段。中断事件可能是由外部设备（如按键按下）或内部事件（如定时器溢出）触发的。

**中断分类**

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（如按键、传感器）触发的中断。
- **内部中断：**由单片机内部事件（如定时器溢出、看门狗复位）触发的中断。
- **可屏蔽中断：**可以通过软件使能或禁止的中断。
- **不可屏蔽中断：**始终处于使能状态，不能通过软件禁止。
- **优先级中断：**具有不同优先级的中断，优先级高的中断可以打断优先级低的中断。

### 2.2 中断服务程序（ISR）的编写

**ISR 的结构**

ISR 是一个特殊类型的函数，它在中断发生时被调用。ISR 的结构通常如下：

void ISR_name() interrupt [interrupt_vector]
{
    // ISR 代码
}

其中：

- `ISR_name` 是 ISR 的名称。
- `interrupt` 指定 ISR 处理的中断类型。
- `interrupt_vector` 是 ISR 的中断向量地址。

**ISR 代码**

ISR 代码应尽可能简洁，只执行处理中断事件所需的必要操作。ISR 中的代码应避免使用全局变量和阻塞操作，以防止中断延迟。

**ISR 的返回**

ISR 必须通过执行 `reti` 指令返回，以恢复中断发生前的程序执行。

### 2.3 中断嵌套和优先级

**中断嵌套**

中断嵌套是指在一个中断处理程序中发生另一个中断。单片机通常支持中断嵌套，但嵌套深度有限。

**中断优先级**

当多个中断同时发生时，单片机会根据中断优先级决定处理哪个中断。优先级高的中断会打断优先级低的中断。

**中断优先级配置**

中断优先级通常可以通过寄存器或配置位进行配置。不同的单片机有不同的中断优先级配置机制。

**代码示例：**

// 中断优先级配置
SFRPAGE = CONFIG_PAGE;
IP = 0x01; // 设置外部中断 0 的优先级为最高

**代码逻辑分析：**

该代码将外部中断 0 的优先级设置为最高。当外部中断 0 发生时，它将打断所有其他中断。

**参数说明：**

- `SFRPAGE`：选择寄存器页。
- `CONFIG_PAGE`：配置寄存器页的地址。
- `IP`：中断优先级寄存器。

# 3. 单片机C语言中断处理实践

### 3.1 中断初始化和配置

中断初始化和配置是中断处理的基础，需要在程序启动时进行。中断初始化主要包括：

- **中断控制器初始化：**配置中断控制器，确定中断优先级、中断使能/禁止等。
- **中断服务程序（ISR）初始化：**为每个中断源注册ISR，指定ISR入口地址。
- **中断嵌套和优先级设置：**配置中断嵌套和优先级，确定中断响应顺序。

// 中断控制器初始化
NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 1); // 外部中断0优先级设置为1
NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); // 使能外部中断0

// 中断服务程序初始化
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    // 中断处理代码
    ...
}

### 3.2 外部中断处理

外部中断是由外部事件（如按键按下、IO电平变化）触发的。单片机C语言中，外部中断处理通常通过EXTI（外部中断/事件控制器）模块实现。

// 外部中断初始化
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line =