单片机程序设计中断处理指南：深入剖析中断机制与应用

# 1. 中断基础

中断是一种硬件机制，允许外部事件或内部错误在不影响当前正在执行程序的情况下，暂停当前执行的程序并转到一个称为中断服务子程序（ISR）的特定代码段。中断处理是单片机系统中至关重要的功能，它使系统能够及时响应外部事件和内部错误，从而提高系统的可靠性和实时性。

本节将介绍中断的基础知识，包括中断的定义、中断源、中断向量表、中断处理流程、中断优先级和嵌套，以及中断使能和禁止。通过对这些基本概念的理解，读者可以为深入学习中断机制和应用奠定坚实的基础。

# 2. 中断机制

### 2.1 中断源和中断向量表

**中断源**

中断源是指触发中断事件的硬件或软件事件。单片机中常见的中断源包括：

- 外部中断：来自外部引脚的信号
- 内部中断：来自单片机内部外设（如定时器、串口）的事件
- 软件中断：由软件指令（如SWI）触发

**中断向量表**

中断向量表是一个存储在固定地址的表，其中包含每个中断源对应的中断服务子程序（ISR）的地址。当发生中断时，单片机会根据中断源的编号跳转到中断向量表中相应位置，执行ISR。

### 2.2 中断处理流程

中断处理流程通常包括以下步骤：

1. **中断请求：**当发生中断源事件时，会产生一个中断请求信号。
2. **中断响应：**单片机检测到中断请求后，会暂停当前正在执行的程序，并跳转到中断向量表中对应ISR的地址。
3. **ISR执行：**ISR负责处理中断事件，通常包括读取中断源状态、执行必要的操作和清除中断标志。
4. **中断返回：**ISR执行完成后，单片机返回到中断前执行的程序处，继续执行。

### 2.3 中断优先级和嵌套

**中断优先级**

单片机通常支持中断优先级，这意味着不同的中断源具有不同的优先级。当多个中断同时发生时，单片机会优先处理优先级更高的中断。

**中断嵌套**

中断嵌套是指在处理一个中断时，又发生了另一个中断。单片机是否支持中断嵌套取决于其具体架构。

### 2.4 中断使能和禁止

**中断使能**

中断使能是指允许特定中断源触发中断。中断使能通常通过设置中断控制器中的寄存器来实现。

**中断禁止**

中断禁止是指禁止特定中断源触发中断。中断禁止通常通过清除中断控制器中的寄存器来实现。

**代码示例：**

以下代码演示了如何使用ARM Cortex-M内核设置和清除中断：

// 使能NVIC中断
NVIC_EnableIRQ(IRQn);

// 禁止NVIC中断
NVIC_DisableIRQ(IRQn);

**参数说明：**

* `IRQn`：中断请求号，表示中断源。

# 3. 中断编程实践**

### 3.1 中断服务子程序编写

中断服务子程序（ISR）是响应中断而执行的一段代码。ISR的编写需要遵循以下原则：

- **简洁高效：**ISR应尽可能简洁，只执行中断处理所需的必要操作，避免冗余代码。
- **快速响应：**ISR应尽快执行，以最小化中断响应时间。
- **原子性：**IS