ESP8266中断处理实战宝典：深入理解，解决棘手问题

# 1. ESP8266中断基础**

中断是微控制器中的一种重要机制，它允许在发生特定事件时暂停当前正在执行的代码并执行一段特定的代码。ESP8266微控制器提供了强大的中断功能，可以有效地处理各种外部事件和内部事件。

ESP8266中断系统由多个中断源组成，每个中断源都与一个特定的事件相关。当发生中断源对应的事件时，中断控制器会触发中断，并跳转到与该中断源关联的中断服务函数（ISR）中执行代码。ISR负责处理中断事件，并采取适当的措施。

ESP8266中断系统具有可配置性，允许用户设置中断优先级、中断使能和中断屏蔽等参数。通过合理配置中断系统，可以优化微控制器的性能和响应时间，从而满足不同应用的需求。

# 2. ESP8266中断编程技巧

### 2.1 中断类型和优先级

ESP8266支持多种中断类型，包括：

| 中断类型 | 描述 |
|---|---|
| GPIO中断 | 当GPIO引脚状态发生变化时触发 |
| 定时器中断 | 当定时器达到预设值时触发 |
| UART中断 | 当UART接收或发送数据时触发 |
| ADC中断 | 当ADC转换完成时触发 |
| SPI中断 | 当SPI总线发生事件时触发 |
| I2C中断 | 当I2C总线发生事件时触发 |

每个中断类型都有一个优先级，优先级高的中断可以打断优先级低的中断。ESP8266的中断优先级从0到15，0为最高优先级。

### 2.2 中断服务函数（ISR）

#### 2.2.1 ISR的编写和注册

中断服务函数（ISR）是当中断发生时执行的代码。ISR必须定义为以下形式：

void ICACHE_RAM_ATTR ISR_name() __attribute__((noinline));

其中：

* `ICACHE_RAM_ATTR`：指定ISR应存储在ICache中，以提高执行速度。
* `__attribute__((noinline))`：防止编译器将ISR内联到其他函数中，确保ISR在中断发生时独立执行。

ISR必须在程序中注册，以使ESP8266知道在中断发生时调用哪个函数。注册ISR的函数如下：

void attachInterrupt(uint8_t pin, void (*user_func)(void), int mode);

其中：

* `pin`：要注册中断的GPIO引脚号。
* `user_func`：ISR的函数指针。
* `mode`：中断触发模式，可以是：
* `RISING`：当引脚从低电平变为高电平时触发。
* `FALLING`：当引脚从高电平变为低电平时触发。
* `CHANGE`：当引脚状态发生任何变化时触发。
* `LOW`：当引脚为低电平时触发。
* `HIGH`：当引脚为高电平时触发。

#### 2.2.2 ISR中的数据处理

在ISR中，可以访问中断发生时的数据。例如，对于GPIO中断，ISR可以访问引脚的状态。对于定时器中断，ISR可以访问定时器的值。

在ISR中处理数据时，需要注意以下事项：

* ISR必须尽可能短，以避免中断长时间占用CPU资源。
* ISR不应该执行耗时的操作，例如打印或文件写入。
* ISR不应该修改全局变量，因为这可能会导致数据竞争。

### 2.3 中断嵌套和同步

#### 2.3.1 中断嵌套的原理

中断嵌套是指一个中断在执行过程中被另一个中断打断。ESP8266支持中断嵌套，但嵌套深度有限。

中断嵌套的原理如下：

* 当一个中断发生时，它会中断当前正在执行的中断或任务。
* 中断嵌套深度由ESP8266的硬件结构决定。
* 当中断嵌套深度达到最大值时，新的中断将被屏蔽。

#### 2.3.2 中断同步机制

当多个中断同时发生时，需要使用同步机制来确保数据的一致性。ESP8266提供了以下同步机制：

* **临界区**：临界区是一段代码，在执行期间不允许其他中断进入。
* **信号量**：信号量是一个变量，用于协调多个线程或任务对共享资源的访问。
* **互斥锁**：互斥锁是一个对象，用于确保只有一个线程或任务可以同时访问共享资源。

在使用中断同步机制时，需要注意以下事项：

* 同步机制会增加中断处理的开销。
* 同步机制应该尽可能简单，以避免引入额外的复杂性。
* 同步机制应该只在必要时使用。

# 3. ESP8266中断实践应用

### 3.1 GPIO中断

#### 3.1.1 GPIO中断的配置

ESP8266的GPIO中断可以用于检测GPIO引脚上的电平变化。要配置GPIO中断，需要使用`attachInterrupt()`函数。该函数的原型如下：

void attachInterrupt(uint8_t pin, void (*user_func)(void), int mode);

| 参数 | 描述 |
|---|---|
| `pin` | 要配置中断的GPIO引脚 |
| `user_func` | 中断服务函数（ISR） |
| `mode` | 中断模式，可以是以下值之一： |

| 模式 | 描述 |
|---|---|
| `RISING` | 在GPIO引脚电平由低变高时触发中断 |
| `FALLING` | 在GPIO引脚电平由高变低时触发中断 |
| `CHANGE` | 在GPIO引脚电平发生任何变化时触发中断 |
| `LOW` | 在GPIO引脚电平为低时触发中断 |
| `HIGH` | 在GPIO引脚电平为高时触发中断 |

例如，要配置GPIO2引脚在电平由低变高时触发中断，可以使用以下代码：

attachInterrupt(2, my_isr, RISING);

#### 3.1.2 GPIO中断的处理

当GPIO引脚电平发生变化时，会触发对应的中断服务函数（ISR）。ISR是一个特殊的函数，它会在中断发生时被调用。ISR的编写和注册方式如下：

void my_isr() {
  // ISR代码
}

在ISR中，可以执行以下操作：

* 读取GPIO引脚电平
* 清除中断标志
* 执行其他必要的操作

例如，在GPIO2引脚电平由低变高时，ISR可以执行以下操作：

void my_isr() {
  // 读取GPIO2引脚电平
  uint8_t level = digitalRead(2);

  // 清除中断标志
  ESP.clearInterrupt(2);

  // 执行其他操作
  // ...
}

### 3.2 定时器中断

#### 3.2.1 定时器中断的配置

ESP8266的定时器中断可以用于定时触发事件。要配置定时器中断，需要使用`timerAttachInter