单片机程序设计中断处理指南：掌握中断机制，提升程序响应能力

# 1. 单片机中断处理概述

中断处理是单片机系统中重要的机制，它允许单片机在执行主程序的同时响应外部事件或内部事件。中断处理机制可以提高单片机的响应速度和处理效率，广泛应用于各种嵌入式系统中。

本章将对单片机中断处理进行概述，介绍中断处理的基本概念、中断处理机制和中断处理实践，为后续章节深入探讨中断处理技术奠定基础。

# 2. 中断处理机制

### 2.1 中断向量表

#### 2.1.1 中断向量表的结构

中断向量表是一段存储在 ROM 中的特殊内存区域，用于存储中断服务程序的入口地址。每个中断源都有一个对应的向量表项，指向该中断源的中断服务程序。

#### 2.1.2 中断向量表的配置

中断向量表通常由芯片制造商预先配置，但也可以由用户进行自定义配置。自定义配置中断向量表需要修改中断控制器寄存器，指定每个中断源对应的中断服务程序入口地址。

### 2.2 中断处理流程

#### 2.2.1 中断请求和响应

当发生中断请求时，中断控制器会向 CPU 发送中断信号。CPU 会暂停当前正在执行的程序，并跳转到中断向量表中指定的中断服务程序入口地址。

#### 2.2.2 中断服务程序

中断服务程序是一段代码，用于处理特定的中断源。它通常包含以下步骤：

- 保存中断发生时的程序上下文，包括寄存器值和程序计数器。
- 处理中断请求，读取中断状态寄存器以确定中断源。
- 执行中断处理逻辑，例如读取输入数据、控制输出设备等。
- 清除中断标志，通知中断控制器中断已处理完毕。
- 恢复中断发生时的程序上下文，继续执行被中断的程序。

#### 2.2.3 中断退出

当中断服务程序执行完毕后，CPU 会从中断向量表返回到被中断的程序。返回时，CPU 会恢复中断发生时的程序上下文，继续执行被中断的程序。

// 中断服务程序示例
void interrupt_service_routine() {
  // 保存中断发生时的程序上下文
  __asm__ volatile ("push {r0-r7, lr}");

  // 处理中断请求
  uint8_t interrupt_source = NVIC->ICSR;

  // 执行中断处理逻辑
  switch (interrupt_source) {
    case EXTERNAL_INTERRUPT_SOURCE:
      // 处理外部中断
      break;
    case TIMER_INTERRUPT_SOURCE:
      // 处理定时器中断
      break;
    case SERIAL_INTERRUPT_SOURCE:
      // 处理串口中断
      break;
  }

  // 清除中断标志
  NVIC->ICSR = interrupt_source;

  // 恢复中断发生时的程序上下文
  __asm__ volatile ("pop {r0-r7, lr}");

  // 返回到被中断的程序
  __asm__ volatile ("bx lr");
}

**逻辑分析：**

- `__asm__ volatile ("push {r0-r7, lr}")`：保存中断发生时的程序上下文，包括寄存器