单片机中断响应过程详解：现场保护与恢复

中断响应过程是单片机编程中一个至关重要的概念，它涉及到计算机在处理外部事件或异常时的工作流程。当一个中断信号发生时，如定时器溢出、串口接收数据或者外部硬件请求，单片机的正常执行会被暂停，这个暂停的过程即为中断发生。此时，单片机会保存当前的处理器状态，包括指令指针、寄存器值等，这些被保存的数据就构成了中断现场，确保了程序执行的连续性不会丢失。 中断响应通常包含以下几个步骤： 1. 中断请求：外部设备通过特定引脚发出中断请求信号，通知单片机有任务需要处理。 2. 中断矢量地址获取：单片机内部有一个中断向量表，存储着每个中断源对应的处理程序地址，系统根据中断请求的类型查找到相应的中断服务程序（ISR）地址。 3. 中断允许和屏蔽：在执行中断服务前，单片机需检查中断允许状态，并可能临时屏蔽某些中断，以避免多个中断同时抢占CPU。 4. 保存现场：CPU将当前工作状态保存到堆栈，包括程序计数器（PC）、通用寄存器和其他必要信息，这是现场保护的关键步骤。 5. 跳转到ISR：CPU跳转到中断服务程序，开始执行相应的处理逻辑。 6. 中断处理：在ISR中，单片机处理中断事件，可能修改状态、读取输入数据或执行其他任务。 7. 中断返回：处理完中断事件后，单片机恢复被保存的现场，包括程序计数器，然后跳回到被中断的代码位置继续执行。 8. 中断结束：最后，单片机可能需要清除中断标志，以便后续中断请求能够正常响应。 理解中断响应过程对于编写高效的单片机程序至关重要，因为它允许系统在处理外部事件的同时保持核心任务的执行。单片机由于其集成度高、功耗低的特点，在工业控制、仪器仪表、家用电器、军事应用、数据处理和汽车电子等领域有着广泛的应用。然而，与微机和嵌入式系统相比，单片机通常作为下位机，负责执行具体的任务，而微机则作为上位机，提供管理和协调功能，执行更复杂的任务。单片机因其性价比高，使得它在许多应用场景中成为首选的解决方案。