如何利用計時器中斷來保持一切正常運轉
設置
對于本指南中的所有示例，將使用以下接線：
什么是中斷？
中斷是一個信號，告訴處理器立即停止其正在執行的操作并處理一些高優先級的處理。這種高優先級處理稱為中斷處理程序。
中斷處理程序與任何其他void函數一樣。如果編寫一個并將其附加到中斷，則在觸發該中斷信號時將調用該中斷。當您從中斷處理程序返回時，處理器將返回以繼續之前的操作。
它們來自何處？
可以生成中斷
外部中斷由于外部中斷引腳之一的狀態改變而引起的外部中斷。
Pin-change中斷是由于一組引腳中任何一個引腳的狀態改變。
它們有什么用？
使用中斷，您無需編寫循環代碼即可連續檢查高優先級中斷條件。您不必擔心由于長時間運行的子例程而反應遲鈍或錯過了按鍵操作。
當中斷發生時，處理器將自動停止正在執行的操作并調用中斷處理程序。您只需編寫代碼以響應中斷。
定時器中斷
請勿致電給我們，我們會打電話給您
在本系列的第1部分中，我們學習了如何使用millis（）進行計時。但是為了進行這項工作，我們每次都要在循環中調用millis（）來查看是否該做某事了。一毫秒多次調用millis（）只是發現時間沒有改變，這是一種浪費。如果只需要每毫秒檢查一次，那會不會很好？
計時器和計時器中斷讓我們可以做到這一點。我們可以設置一個計時器來每毫秒中斷一次。計時器實際上會打電話給我們，讓我們知道現在該檢查時鐘了！
Arduino計時器
Arduino Uno有3個計時器：Timer0，Timer1和Timer2。已經將Timer0設置為生成毫秒中斷，以更新millis（）報告的毫秒計數器。既然這就是我們要尋找的東西，我們也將得到Timer0來為我們生成一個中斷！
頻率和計數
定時器是簡單的計數器，它們以從16MHz系統時鐘。您可以配置時鐘分頻器以更改頻率和各種不同的計數模式。您還可以將它們配置為在計時器達到特定計數時生成中斷。
Timer0是8位，從0到255計數，并在溢出時生成中斷。默認情況下，它使用64的時鐘分頻比為我們提供976.5625 Hz的中斷率（就我們的目的而言，足夠接近1KHz）。我們不會弄亂Timer0的頻率，因為那樣會破壞breakmillis（）！
比較寄存器
Arduino定時器具有許多配置寄存器?？梢允褂肁rduino IDE中定義的特殊符號來讀取或寫入這些符號。 有關所有這些寄存器及其功能的詳細說明，請參見下面的“ 進一步閱讀”中的鏈接。
我們將建立一個《計時器0的strong》比較寄存器（該寄存器稱為OCR0A），在該計數中間的某個位置產生另一個中斷。在每次滴答時，計時器計數器都會與比較寄存器進行比較，并且當它們相等時，將產生一個中斷。
只要計數器值超過0xAF，下面的代碼就會產生一個“ TIMER0_COMPA”中斷。
下載：文件
復制代碼
// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）; // Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
然后，我們將為定時器中斷向量（稱為“ TIMER0_COMPA_vect”）定義一個中斷處理程序。在此中斷處理程序中，我們將完成循環中所有的工作。
下載：文件
復制代碼
// Interrupt is called once a millisecond，
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
//if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
} // Interrupt is called once a millisecond，
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
//if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
這給我們留下了一個完全空的循環。
下載：文件
復制代碼
void loop（）
{
} void loop（）
{
}
您現在可以在循環中做任何您想做的事情。您甚至可以decade廢并使用delay（）！閃光燈和掃地機將不在乎。無論如何，它們仍然會每毫秒被調用一次！
進一步閱讀：
這只是計時器可以執行的簡單示例。有關不同類型的計時器及其配置方式的更多詳細信息，請查看“庫和鏈接”頁面。
源代碼：
以下是整個代碼，包括閃光燈和掃地機：
下載：文件
復制代碼
#include
class Flasher
{
// Class Member Variables
// These are initialized at startup
int ledPin; // the number of the LED pin
long OnTime; // milliseconds of on-time
long OffTime; // milliseconds of off-time
// These maintain the current state
int ledState; // ledState used to set the LED
unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated
// Constructor - creates a Flasher
// and initializes the member variables and state
public：
Flasher（int pin， long on， long off）
{
ledPin = pin;
pinMode（ledPin， OUTPUT）;
OnTime = on;
OffTime = off;
ledState = LOW;
previousMillis = 0;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））
{
ledState = LOW; // Turn it off
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））
{
ledState = HIGH; // turn it on
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
}
};
class Sweeper
{
Servo servo; // the servo
int pos; // current servo position
int increment; // increment to move for each interval
int updateInterval; // interval between updates
unsigned long lastUpdate; // last update of position
public：
Sweeper（int interval）
{
updateInterval = interval;
increment = 1;
}
void Attach（int pin）
{
servo.attach（pin）;
}
void Detach（）
{
servo.detach（）;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update
{
lastUpdate = millis（）;
pos += increment;
servo.write（pos）;
if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep
{
// reverse direction
increment = -increment;
}
}
}
};
Flasher led1（11， 123， 400）;
Flasher led2（12， 350， 350）;
Flasher led3（13， 200， 222）;
Sweeper sweeper1（25）;
Sweeper sweeper2（35）;
void setup（）
{
sweeper1.Attach（9）;
sweeper2.Attach（10）;
// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
}
// Interrupt is called once a millisecond， to update the LEDs
// Sweeper2 s not updated if the button on digital 2 is pressed.
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
void loop（）
{
} #include
class Flasher
{
// Class Member Variables
// These are initialized at startup
int ledPin; // the number of the LED pin
long OnTime; // milliseconds of on-time
long OffTime; // milliseconds of off-time
// These maintain the current state
int ledState; // ledState used to set the LED
unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated
// Constructor - creates a Flasher
// and initializes the member variables and state
public：
Flasher（int pin， long on， long off）
{
ledPin = pin;
pinMode（ledPin， OUTPUT）;
OnTime = on;
OffTime = off;
ledState = LOW;
previousMillis = 0;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））
{
ledState = LOW; // Turn it off
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））
{
ledState = HIGH; // turn it on
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
}
};
class Sweeper
{
Servo servo; // the servo
int pos; // current servo position
int increment; // increment to move for each interval
int updateInterval; // interval between updates
unsigned long lastUpdate; // last update of position
public：
Sweeper（int interval）
{
updateInterval = interval;
increment = 1;
}
void Attach（int pin）
{
servo.attach（pin）;
}
void Detach（）
{
servo.detach（）;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update
{
lastUpdate = millis（）;
pos += increment;
servo.write（pos）;
if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep
{
// reverse direction
increment = -increment;
}
}
}
};
Flasher led1（11， 123， 400）;
Flasher led2（12， 350， 350）;
Flasher led3（13， 200， 222）;
Sweeper sweeper1（25）;
Sweeper sweeper2（35）;
void setup（）
{
sweeper1.Attach（9）;
sweeper2.Attach（10）;
// Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
}
// Interrupt is called once a millisecond， to update the LEDs
// Sweeper2 s not updated if the button on digital 2 is pressed.
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
void loop（）
{
}
外部中斷
最好是退出循環
與定時器中斷不同的是，外部事件會觸發外部中斷。例如，當按下按鈕或從旋轉編碼器接收到脈沖時。但是，就像計時器中斷一樣，您不需要繼續輪詢GPIO引腳以進行更改。
Arduino UNO有2個外部中斷引腳。在此示例中，我們將按鈕附加到其中一個按鈕，并使用它來重置我們的清掃器。首先，在我們的清除程序類中添加一個“ reset（）”函數。 reset（）函數將位置設置為0，并立即將伺服器放置在此處：
下載：文件
復制代碼
void reset（）
{
pos = 0;
servo.write（pos）;
increment = abs（increment）;
} void reset（）
{
pos = 0;
servo.write（pos）;
increment = abs（increment）;
}
接下來，我們將添加對AttachInterrupt（）的調用以連接外部中斷
在UNO上，中斷0與數字引腳2相關聯。我們告訴它在該引腳上尋找信號的“ FALLING”沿。當按下按鈕時，信號從HIGH降到LOW，并調用“重置”中斷處理程序。
下載：文件
復制代碼
pinMode（2， INPUT_PULLUP）;
attachInterrupt（0， Reset， FALLING）; pinMode（2， INPUT_PULLUP）;
attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;
這是“重置”中斷處理程序。它僅調用清除程序重置功能：
下載：文件
復制代碼
void Reset（）
{
sweeper1.reset（）;
sweeper2.reset（）;
} void Reset（）
{
sweeper1.reset（）;
sweeper2.reset（）;
}
現在，每當您按下按鈕時，伺服器就會停止其正在執行的操作，并立即尋找到零位置。
源代碼：
這是帶有計時器和外部中斷的完整草圖：
下載：文件
復制代碼
#include
class Flasher
{
// Class Member Variables
// These are initialized at startup
int ledPin; // the number of the LED pin
long OnTime; // milliseconds of on-time
long OffTime; // milliseconds of off-time
// These maintain the current state
volatile int ledState; // ledState used to set the LED
volatile unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated
// Constructor - creates a Flasher
// and initializes the member variables and state
public：
Flasher（int pin， long on， long off）
{
ledPin = pin;
pinMode（ledPin， OUTPUT）;
OnTime = on;
OffTime = off;
ledState = LOW;
previousMillis = 0;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））
{
ledState = LOW; // Turn it off
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））
{
ledState = HIGH; // turn it on
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
}
};
class Sweeper
{
Servo servo; // the servo
int updateInterval; // interval between updates
volatile int pos; // current servo position
volatile unsigned long lastUpdate; // last update of position
volatile int increment; // increment to move for each interval
public：
Sweeper（int interval）
{
updateInterval = interval;
increment = 1;
}
void Attach（int pin）
{
servo.attach（pin）;
}
void Detach（）
{
servo.detach（）;
}
void reset（）
{
pos = 0;
servo.write（pos）;
increment = abs（increment）;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update
{
lastUpdate = currentMillis;
pos += increment;
servo.write（pos）;
if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep
{
// reverse direction
increment = -increment;
}
}
}
};
Flasher led1（11， 123， 400）;
Flasher led2（12， 350， 350）;
Flasher led3（13， 200， 222）;
Sweeper sweeper1（25）;
Sweeper sweeper2（35）;
void setup（）
{
sweeper1.Attach（9）;
sweeper2.Attach（10）;
// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
pinMode（2， INPUT_PULLUP）;
attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;
}
void Reset（）
{
sweeper1.reset（）;
sweeper2.reset（）;
}
// Interrupt is called once a millisecond，
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
//if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
void loop（）
{
} #include
class Flasher
{
// Class Member Variables
// These are initialized at startup
int ledPin; // the number of the LED pin
long OnTime; // milliseconds of on-time
long OffTime; // milliseconds of off-time
// These maintain the current state
volatile int ledState; // ledState used to set the LED
volatile unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated
// Constructor - creates a Flasher
// and initializes the member variables and state
public：
Flasher（int pin， long on， long off）
{
ledPin = pin;
pinMode（ledPin， OUTPUT）;
OnTime = on;
OffTime = off;
ledState = LOW;
previousMillis = 0;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））
{
ledState = LOW; // Turn it off
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））
{
ledState = HIGH; // turn it on
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
}
};
class Sweeper
{
Servo servo; // the servo
int updateInterval; // interval between updates
volatile int pos; // current servo position
volatile unsigned long lastUpdate; // last update of position
volatile int increment; // increment to move for each interval
public：
Sweeper（int interval）
{
updateInterval = interval;
increment = 1;
}
void Attach（int pin）
{
servo.attach（pin）;
}
void Detach（）
{
servo.detach（）;
}
void reset（）
{
pos = 0;
servo.write（pos）;
increment = abs（increment）;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update
{
lastUpdate = currentMillis;
pos += increment;
servo.write（pos）;
if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep
{
// reverse direction
increment = -increment;
}
}
}
};
Flasher led1（11， 123， 400）;
Flasher led2（12， 350， 350）;
Flasher led3（13， 200， 222）;
Sweeper sweeper1（25）;
Sweeper sweeper2（35）;
void setup（）
{
sweeper1.Attach（9）;
sweeper2.Attach（10）;
// Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
pinMode（2， INPUT_PULLUP）;
attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;
}
void Reset（）
{
sweeper1.reset（）;
sweeper2.reset（）;
}
// Interrupt is called once a millisecond，
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
//if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
void loop（）
{
}
庫和鏈接
有關計時器的更多信息
可以將計時器配置為以各種頻率運行并以不同的模式運行。除了產生中斷，它們還用于控制PWM引腳。以下鏈接是了解如何配置和使用計時器的出色資源：
Arduino PWM的機密
計時器/PWM速查表
計時器庫
網上有許多Arduino``計時器‘’庫可用與本系列第1部分中所做的一樣，許多人僅監視millis（）并要求進行持續輪詢。但是實際上有一些配置可以讓您配置定時器以生成中斷。
Paul Stoffregan出色的TimerOne和TimerThree庫處理了許多定時器中斷配置的低級細節。 （請注意，TimerThree不適用于UNO。它可以與Leonardo，Mega和某些Teensy板一起使用）
TimerOne和Timer 3庫
引腳更改中斷
對于2個不足的情況
Arduino UNO只有2個外部中斷引腳。但是，如果您需要兩個以上的中斷，該怎么辦？幸運的是，Arduino UNO在所有引腳上都支持“引腳更改”中斷。
引腳更改中斷類似于外部中斷。區別在于，在8個相關引腳中的任何一個引腳上都會因狀態變化而產生一個中斷。這些操作要稍微復雜一點，因為您必須跟蹤所有8個引腳的最后一個已知狀態，以找出8個引腳中的哪個導致了中斷。
Arduino Playground的PinChangeInt庫實現了一個方便的引腳更改中斷接口：http：//playground.arduino.cc/Main/PinChangeInt
PinChangeInt庫
計時器和中斷禮儀
中斷就像超市的快速通道?？紤]周全，將其保持在10件以下，一切都會順利進行。
如果一切都是高水平的，那么沒有什么是高度優先的。
中斷處理程序應僅用于處理高優先級，對時間敏感的事件。請記住，在中斷處理程序中時，禁用了中斷。如果您嘗試在中斷級別執行過多操作，則會降低對其他中斷的響應。
一次僅一個中斷。
ISR，中斷被禁用。這有兩個非常重要的含義：
在ISR中完成的工作應保持簡短，以免丟失任何中斷。
在ISR中的代碼不應調用任何需要激活中斷（例如delay（）或使用i2c總線的任何中斷）。這將導致程序掛起。
將冗長的處理推遲到循環中。
如果您需要進行大量處理以響應中斷，請使用中斷處理程序僅執行必要的操作，然后設置易失性狀態變量（參見下文）以指示需要進一步處理。當您從循環中調用更新功能時，請檢查狀態變量以查看是否需要任何后續處理。
重新配置計時器之前需要檢查 《計時器是一種有限的資源。 UNO上只有3個，它們用于許多用途。如果您弄亂了計時器配置，則其他某些功能可能不再起作用。例如，在Arduino UNO上：
Timer0 -用于引腳5和6上的millis（），micros（），delay（）和PWM
》
Timer1 -用于Servos，WaveHC庫和引腳9和10上的PWM
Timer2 -由Tone和PWM引腳上使用11＆13
安全共享數據
因為中斷將暫停，無論處理器正在處理該中斷如何，我們必須小心在中斷處理程序和循環中的代碼之間共享數據。
易失性變量
有時，編譯器會嘗試優化代碼以提高速度。有時，這些優化會將常用變量的副本保留在寄存器中以便快速訪問。問題是，如果這些變量之一在中斷處理程序和循環代碼之間共享，則其中一個變量最終可能會查看陳舊的副本而不是真實的副本。將變量標記為易失性會告訴編譯器不要對優化進行潛在的危險操作。
保護較大的變量
Evan標記變量 volatile 是不夠的如果它的變量大于整數（例如字符串，數組，結構等）。較大的變量需要幾個指令周期來更新，并且如果在更新的中間發生中斷，則數據可能會被破壞。如果您具有與中斷處理程序共享的較大變量或結構，則在從循環中更新中斷時應禁用中斷。 （默認情況下，已在中斷處理程序中禁用了中斷。）
責任編輯：wv
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