AVR单片机中断系统解析：定时器应用

"这篇文章主要介绍了AVR单片机的中断系统结构以及定时器的使用，特别是与PWM（脉宽调制）相关的应用。作者通过讲解中断的概念和流程，结合定时器的各种工作模式，如普通模式、CTC模式、快速PWM模式等，提供了深入的理解。" 在AVR单片机中，中断系统是处理突发事件的关键机制。当CPU正在执行主程序时，如果接收到中断请求，例如来自外部或内部的中断源，如定时器的中断请求，它会暂停当前任务，转向处理中断服务程序。这个过程包括中断响应，执行中断处理代码，然后在完成服务后通过中断返回指令回到原先被打断的点，继续执行主程序。 中断源可以是I/O端口的事件、定时器溢出、串行通信中断等。中断请求是中断源向CPU发出的信号，中断响应则是CPU对这些请求的回应。中断系统包括了中断向量表，它指示了每个中断服务程序的起始地址。中断处理程序通常需要关闭全局中断（通过设置SREG中的全局中断标志位）以避免在处理中断时被新的中断打断。 定时器在AVR单片机中扮演着重要角色，特别是在PWM应用中。普通模式类似于传统的计数器，根据预设的时钟频率，计数器数值逐个增加。而CTC（Clear Timer on Compare Match）模式则用于生成特定频率的信号，如50%占空比的方波，或者定时任务。在此模式下，当计数器达到OCR1A设定的值时，会产生比较匹配中断。 快速PWM模式则用于生成高频率的PWM信号，通过T/C1控制寄存器A和B以及输出比较寄存器来配置。PWM的频率可以通过调整预分频因子和计数器的最大值（由OCR1A或ICR1设定）来改变。预分频因子的选择范围为1到1024，这影响了PWM的频率和分辨率。 此外，还有相位修正PWM和相位频率修正PWM模式，它们在控制电机速度、电源管理以及其他需要精确控制占空比的应用中非常有用。输入捕获模式则允许定时器记录外部信号的脉冲宽度，对于测量周期或频率非常有用。 总结来说，AVR单片机的中断系统和定时器是其强大功能的重要组成部分，它们提供了一种灵活且高效的方式来响应系统中的事件并执行实时任务，如PWM控制，定时操作和信号捕获。理解这些概念和工作模式对于开发基于AVR的嵌入式系统至关重要。