中断是什么 如何使用它们

原理图

什么是中断？

为微控制器编写的简单程序通常都可以在主函数内部完成，并且几乎不需要使用外设。但是，大多数其他微控制器程序更复杂，需要大量代码。当发生这种情况时，中断会变得非常有用，但究竟什么是中断？

想象一下，我们的微控制器需要同时做两件事：准确跟踪时间并使LED闪烁。我们的程序可以通过重置计时器，递增计数器，然后等待计时器溢出来开始。完成后，我们的代码可以使LED闪烁。虽然这有点完成工作，但是有两个问题。 CPU花费大部分时间坐在延迟循环中，这浪费了CPU时间，并且LED的执行时间很难计算。

那么，我们如何解决这个问题呢？我们可以在计时器上使用中断！因此，我们不是在主代码中递增计数器，而是将代码转换为处理时序的中断服务程序。

通常，微控制器将运行LED闪烁代码，但是一旦定时器生成中断请求，微控制器停止LED闪烁代码，执行定时器中断服务程序，然后返回到LED闪烁代码。这样，LED闪烁代码不会干扰我们的定时器代码，它可以更准确（并且更容易）跟踪时间。

AVR Core上的中断

AVR有一个向量表，每个中断源都跳转到一个唯一的地址。这是非常有利的，因为我们不再需要执行比较来查看触发了哪个中断，这可能需要一些时间。

下表显示了Atmega168上可用的不同中断以及它们跳转到的地址。程序记忆。但是，在我们使用它们之前必须配置几个中断选项。

从ATmega168数据表中提取

表位置

Atmega168具有允许的引导加载程序区域它可以动态地重写自己的程序存储器，这对固件更新很有用。因此，ISR向量表将位于内存中很重要。如果表位于引导加载程序区域中，则在启用引导加载程序时永远不会更新（不推荐）。

因此，如果没有引导加载程序，则应将向量表放在内存的底部（接近地址0x0000），但如果使用引导加载程序，则应将向量表移动到引导加载程序上方。这可以通过改变MCUCR寄存器中的几个位来轻松完成。

如果IVSEL = 0，则ISR位于向量表的起始，否则ISR驻留在引导加载程序中。现在，将其保留为0，因为我们没有使用引导加载程序

如果IVCE = 1，则执行ISR切换。暂时保留为0

中断启用位

每个中断源（I/O引脚，外设等）都有关联中断使能位。与PIC类似，STATUS寄存器中有一个全局中断使能位，需要将其设置为允许中断工作。要找出这些中断标志所在的位置，需要参考数据手册中的特定外设章节。

例如，我们将在定时器0上使用溢出中断，所以如果我们看一下定时器0在章节中，我们发现中断使能位位于TIMSK0寄存器（第89页）中，称为TOIE0。需要将此位设置为1才能触发定时器溢出。该寄存器还有另外两个中断源，A匹配溢出和B匹配溢出，这对PWM功能很有用（将来会介绍）。

注意，设置我在SREG中的位不是使用SREG本身，而是使用函数sei（）;设置I位和cei（）;清除I位。

在WinAVR中编写ISR

所以我们现在明白需要启用中断才能启动，但我们如何使用C和WINAVR编译器编写？答案很简单：我们使用特殊保留字ISR并传递中断名称参数来告诉编译器哪个中断函数处理。注意我们需要包含中断头文件，否则中断函数将不起作用！

#include

ISR（TIMER0_OVF_vect）

{

// Interestingly， the AVR automatically clears interrupt flags.。。.unlike the PIC

// Put your code here

}

简单闪烁示例

在这个例子中，ATmega168会使连接到PD0的LED频繁闪烁，其中闪烁的速率受到控制通过定时器0但是，您可能会注意到主功能为空，并且LED在定时器溢出中断服务程序（ISR）内闪烁。这意味着我们可以在while循环中放入我们想要的任何代码，并且该代码不会阻止中断运行。

/*

* AVR Interrupt.c

*

* Created： 09/01/2018

* Author ： RobinLaptop

*/

// These are really useful macros that help to get rid of unreadable bit masking code

#define setBit（reg， bit） （reg = reg | （1 《《 bit））

#define clearBit（reg， bit） （reg = reg & ~（1 《《 bit））

#define toggleBit（reg， bit） （reg = reg ^ （1 《《 bit））

#define clearFlag（reg， bit） （reg = reg | （1 《《 bit））

#include

#include

ISR（TIMER0_OVF_vect）

{

// Interestingly， the AVR automatically clears interrupt flags =） 。。..unlike the PIC =（

// Toggle the LED （PD0 ， Pin 2）

toggleBit（PORTD， PD0）;

}

int main（void）

{

// Initialize Registers

clearBit（TCCR0A， WGM00）; // Configure WGM to be 0x00 for normal mode

clearBit（TCCR0A， WGM01）;

clearBit（TCCR0B， WGM02）;

setBit（TCCR0B， CS00）; // Configure clock source to be clock io at 1024 pre-scale

clearBit（TCCR0B， CS01）;

setBit（TCCR0B， CS02）;

DDRD = 0xFF; // Make PORT D and output

sei（）; // Enable interrupts

setBit（TIMSK0， TOIE0）; // Enable the timer interrupt

while （1）

{

// Put any code you want here

// It should not affect the interrupt service routine！

}

}

结论

本教程仅涵盖单个中断，即定时器0溢出中断，但它清楚地表明中断是非常强大。如果使用得当，您可以拥有一个系统，它可以在信号到达时立即响应并暂停主代码。这可以用来做很多事情，包括多任务处理，不同外围设备的多重处理，以及创建实时代码！