单片机中断机制：掌握实时响应的奥秘：深入理解单片机中断机制，打造高实时性嵌入式系统

# 1. 单片机中断基础**

**1.1 中断的概念**

中断是一种硬件机制，当发生特定事件时，中断处理器当前正在执行的程序，并跳转到一个预定义的地址执行中断服务程序。中断事件可以是外部信号（例如，按钮按下）或内部事件（例如，定时器溢出）。

**1.2 中断的分类**

中断可以分为两类：可屏蔽中断和不可屏蔽中断。可屏蔽中断可以由软件禁用，而不可屏蔽中断始终处于活动状态。

# 2. 单片机中断处理流程

### 2.1 中断响应机制

当单片机接收到中断信号时，会立即停止当前正在执行的程序，并跳转到中断服务程序（ISR）执行。这个过程称为中断响应。中断响应机制通常包括以下步骤：

1. **中断信号检测：**单片机通过中断控制器或外设模块检测到中断信号。
2. **中断向量寻址：**根据中断信号的来源，单片机从中断向量表中找到对应的中断服务程序地址。
3. **程序栈保存：**单片机将当前程序栈指针（SP）压入程序栈，保存当前程序的执行状态。
4. **程序计数器保存：**单片机将当前程序计数器（PC）压入程序栈，保存当前程序的执行地址。
5. **中断服务程序跳转：**单片机将中断向量表中的中断服务程序地址加载到程序计数器，跳转到中断服务程序执行。

### 2.2 中断服务程序

中断服务程序（ISR）是响应特定中断信号而执行的代码段。ISR通常包含以下内容：

1. **中断源识别：**ISR首先识别触发中断的来源，并执行必要的处理。
2. **中断处理：**ISR根据中断源执行相应的处理操作，例如数据采集、设备控制或错误处理。
3. **程序栈恢复：**ISR执行完毕后，从程序栈中弹出程序计数器（PC）和程序栈指针（SP），恢复当前程序的执行状态。
4. **中断返回：**ISR执行完毕后，单片机返回到中断发生前的程序执行位置，继续执行被中断的程序。

### 2.3 中断优先级

单片机通常支持中断优先级机制，允许不同的中断信号具有不同的优先级。当多个中断同时发生时，优先级更高的中断会被优先处理。中断优先级通常通过以下方式实现：

1. **嵌套中断：**高优先级中断可以中断低优先级中断的执行。
2. **中断向量表：**中断向量表中每个中断服务程序的地址对应于一个优先级。
3. **中断控制器：**中断控制器根据中断信号的优先级决定中断响应顺序。

**代码块：**

void ISR_HighPriority(void) {
  // 高优先级中断处理代码
}

void ISR_LowPriority(void) {
  // 低优先级中断处理代码
}

int main() {
  // 初始化中断控制器，设置中断优先级
  // ...

  // 启用高优先级中断
  NVIC_EnableIRQ(HIGH_PRIORITY_INTERRUPT);

  // 启用低优先级中断
  NVIC_EnableIRQ(LOW_PRIORITY_INTERRUPT);

  // ...

  // 主程序循环
  while (1) {
    // ...
  }
}

**逻辑分析：**

这段代码演示了如何设置中断优先级。`ISR_HighPriority`函数是高优先级中断服务程序，`ISR_LowPriority`函数是低优先级中断服务程序。在`main`函数中，通过调用`NVIC_EnableIRQ`函数启用中断，并设置中断优先级。当高优先级中断发生时，它会中断低优先级中断的执行，并优先处理。

# 3.1 中断初始化和使能

**中断初始化**

中断初始化包括配置中断源、中断优先级和中断向量表。

**中断源配置**

中断源