单片机C语言中断处理机制：实时响应和优先级调度的实战指南

# 1. 单片机C语言中断处理概述

**1.1 中断的概念**

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，并跳转到一个预定义的处理程序。在单片机系统中，中断处理至关重要，它允许系统在不影响主程序执行的情况下对外部事件做出快速响应。

**1.2 中断处理的优点**

中断处理提供以下优点：

* **实时响应：**中断允许系统对外部事件快速做出响应，从而实现实时控制。
* **提高效率：**中断处理可以防止系统因等待外部事件而浪费时间，从而提高效率。
* **提高可靠性：**中断处理可以确保系统在发生错误或故障时能够正常运行，从而提高可靠性。

# 2. 中断处理机制的理论基础

### 2.1 中断向量表和中断服务程序

**中断向量表**

中断向量表是一个存储在特定内存地址的表，其中包含每个中断源的入口地址。当发生中断时，处理器会自动跳转到中断向量表中相应的中断向量地址处，然后执行该地址处的指令。

**中断服务程序**

中断服务程序 (ISR) 是一个函数，当发生特定中断时被调用。ISR 负责处理中断并执行必要的操作。ISR 的入口地址存储在中断向量表中。

### 2.2 中断响应和优先级调度

**中断响应**

当发生中断时，处理器会暂停当前正在执行的程序，并跳转到中断向量表中相应的中断向量地址处。然后，处理器会压栈当前程序计数器 (PC) 和程序状态字 (PSW)，并执行 ISR。

**优先级调度**

如果同时发生多个中断，处理器会根据中断优先级决定先处理哪个中断。优先级较高的中断会优先处理，而优先级较低的中断会被推迟处理。

### 2.3 中断处理的时序分析

中断处理的时序分析涉及中断响应和执行 ISR 所需的时间。以下是一个中断处理时序图：

sequenceDiagram
participant Processor
participant Interrupt Source

Processor->Interrupt Source: Interrupt occurs
Interrupt Source->Processor: Send interrupt signal
Processor->Processor: Save PC and PSW
Processor->Processor: Jump to interrupt vector
Processor->Processor: Execute ISR
Processor->Processor: Restore PC and PSW
Processor->Processor: Resume normal execution

**时序分析参数：**

* **中断响应时间：**从中断发生到处理器开始执行 ISR 所需的时间。
* **ISR 执行时间：**ISR 执行所需的时间。
* **中断处理时间：**中断响应时间加上 ISR 执行时间。

**影响因素：**

* **中断源：**不同中断源的响应时间可能不同。
* **处理器架构：**不同处理器的中断处理机制可能不同。
* **ISR 代码：**ISR 代码的复杂度会影响 ISR 执行时间。

# 3.1 中断初始化和配置

中断初始化和配置是中断编程实践中至关重要的一步。它涉及到中断向量表的设置、中断优先级的配置以及中断使能和禁止等操作。

**中断向量表的设置**

中断向量表是一个存储中断服务程序地址的数组。当发生中断时，CPU会根据中断号从中断向量表中获取中断服务程序的地址，并跳转到该地址执行中断服务程序。

在单片机C语言中，中断向量表通常由编译器自动生成。但是，在某些情况下，开发人员可能需要手动设置中断向量表。例如，当使用汇编语言编写中断服务程序时，或者当需要自定义中断服务程序的执行顺序时。

**中断优先级的配置**

中断优先级决定了中断响应的顺序。当多个中断同时发生时，优先级较高的中断会先得到响应。

在单片机C