原理圖

什么是中斷？

為微控制器編寫(xiě)的簡(jiǎn)單程序通常都可以在主函數(shù)內(nèi)部完成，并且?guī)缀醪恍枰褂猛庠O(shè)。但是，大多數(shù)其他微控制器程序更復(fù)雜，需要大量代碼。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，中斷會(huì)變得非常有用，但究竟什么是中斷？

想象一下，我們的微控制器需要同時(shí)做兩件事：準(zhǔn)確跟蹤時(shí)間并使LED閃爍。我們的程序可以通過(guò)重置計(jì)時(shí)器，遞增計(jì)數(shù)器，然后等待計(jì)時(shí)器溢出來(lái)開(kāi)始。完成后，我們的代碼可以使LED閃爍。雖然這有點(diǎn)完成工作，但是有兩個(gè)問(wèn)題。 CPU花費(fèi)大部分時(shí)間坐在延遲循環(huán)中，這浪費(fèi)了CPU時(shí)間，并且LED的執(zhí)行時(shí)間很難計(jì)算。

那么，我們?nèi)绾谓鉀Q這個(gè)問(wèn)題呢？我們可以在計(jì)時(shí)器上使用中斷！因此，我們不是在主代碼中遞增計(jì)數(shù)器，而是將代碼轉(zhuǎn)換為處理時(shí)序的中斷服務(wù)程序。

通常，微控制器將運(yùn)行LED閃爍代碼，但是一旦定時(shí)器生成中斷請(qǐng)求，微控制器停止LED閃爍代碼，執(zhí)行定時(shí)器中斷服務(wù)程序，然后返回到LED閃爍代碼。這樣，LED閃爍代碼不會(huì)干擾我們的定時(shí)器代碼，它可以更準(zhǔn)確（并且更容易）跟蹤時(shí)間。

AVR Core上的中斷

AVR有一個(gè)向量表，每個(gè)中斷源都跳轉(zhuǎn)到一個(gè)唯一的地址。這是非常有利的，因?yàn)槲覀儾辉傩枰獔?zhí)行比較來(lái)查看觸發(fā)了哪個(gè)中斷，這可能需要一些時(shí)間。

下表顯示了Atmega168上可用的不同中斷以及它們跳轉(zhuǎn)到的地址。程序記憶。但是，在我們使用它們之前必須配置幾個(gè)中斷選項(xiàng)。

從ATmega168數(shù)據(jù)表中提取

表位置

Atmega168具有允許的引導(dǎo)加載程序區(qū)域它可以動(dòng)態(tài)地重寫(xiě)自己的程序存儲(chǔ)器，這對(duì)固件更新很有用。因此，ISR向量表將位于內(nèi)存中很重要。如果表位于引導(dǎo)加載程序區(qū)域中，則在啟用引導(dǎo)加載程序時(shí)永遠(yuǎn)不會(huì)更新（不推薦）。

因此，如果沒(méi)有引導(dǎo)加載程序，則應(yīng)將向量表放在內(nèi)存的底部（接近地址0x0000），但如果使用引導(dǎo)加載程序，則應(yīng)將向量表移動(dòng)到引導(dǎo)加載程序上方。這可以通過(guò)改變MCUCR寄存器中的幾個(gè)位來(lái)輕松完成。

如果IVSEL = 0，則ISR位于向量表的起始，否則ISR駐留在引導(dǎo)加載程序中。現(xiàn)在，將其保留為0，因?yàn)槲覀儧](méi)有使用引導(dǎo)加載程序

如果IVCE = 1，則執(zhí)行ISR切換。暫時(shí)保留為0

中斷啟用位

每個(gè)中斷源（I/O引腳，外設(shè)等）都有關(guān)聯(lián)中斷使能位。與PIC類似，STATUS寄存器中有一個(gè)全局中斷使能位，需要將其設(shè)置為允許中斷工作。要找出這些中斷標(biāo)志所在的位置，需要參考數(shù)據(jù)手冊(cè)中的特定外設(shè)章節(jié)。

例如，我們將在定時(shí)器0上使用溢出中斷，所以如果我們看一下定時(shí)器0在章節(jié)中，我們發(fā)現(xiàn)中斷使能位位于TIMSK0寄存器（第89頁(yè)）中，稱為TOIE0。需要將此位設(shè)置為1才能觸發(fā)定時(shí)器溢出。該寄存器還有另外兩個(gè)中斷源，A匹配溢出和B匹配溢出，這對(duì)PWM功能很有用（將來(lái)會(huì)介紹）。

注意，設(shè)置我在SREG中的位不是使用SREG本身，而是使用函數(shù)sei（）;設(shè)置I位和cei（）;清除I位。

在WinAVR中編寫(xiě)ISR

所以我們現(xiàn)在明白需要啟用中斷才能啟動(dòng)，但我們?nèi)绾问褂肅和WINAVR編譯器編寫(xiě)？答案很簡(jiǎn)單：我們使用特殊保留字ISR并傳遞中斷名稱參數(shù)來(lái)告訴編譯器哪個(gè)中斷函數(shù)處理。注意我們需要包含中斷頭文件，否則中斷函數(shù)將不起作用！

#include

ISR（TIMER0_OVF_vect）

{

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

// Put your code here

}

簡(jiǎn)單閃爍示例

在這個(gè)例子中，ATmega168會(huì)使連接到PD0的LED頻繁閃爍，其中閃爍的速率受到控制通過(guò)定時(shí)器0但是，您可能會(huì)注意到主功能為空，并且LED在定時(shí)器溢出中斷服務(wù)程序（ISR）內(nèi)閃爍。這意味著我們可以在while循環(huán)中放入我們想要的任何代碼，并且該代碼不會(huì)阻止中斷運(yùn)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！

}

}

結(jié)論

本教程僅涵蓋單個(gè)中斷，即定時(shí)器0溢出中斷，但它清楚地表明中斷是非常強(qiáng)大。如果使用得當(dāng)，您可以擁有一個(gè)系統(tǒng)，它可以在信號(hào)到達(dá)時(shí)立即響應(yīng)并暫停主代碼。這可以用來(lái)做很多事情，包括多任務(wù)處理，不同外圍設(shè)備的多重處理，以及創(chuàng)建實(shí)時(shí)代碼！