中断：嵌入式系统的高效事件处理机制

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@小白创作中心

中断：嵌入式系统的高效事件处理机制

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CSDN

https://blog.csdn.net/m0_62710548/article/details/146465808

在嵌入式系统开发领域，中断作为一种关键的事件处理机制，发挥着不可或缺的作用。本文将深入探讨中断的概念、使用场景、优先级以及中断嵌套等方面的内容，旨在为嵌入式开发者提供全面且实用的知识参考。

一、中断的概念

中断是嵌入式系统中一种高效的事件处理机制。它允许单片机在执行主程序的过程中，当特定的外部事件发生时，能够暂时中断当前的任务，转而去执行一段专门处理该事件的程序，处理完毕后再回到原来的位置继续执行主程序。这就好比你在专注地写代码，突然手机铃声响起，你暂停编码，接听电话处理重要事务，通话结束后再回到代码编辑状态，继续未完成的工作。

二、中断的使用场景

在嵌入式硬件开发中，中断的应用场景非常广泛，以下列举几个常见的场景：

智能门锁系统

当用户按下密码按键时，按键信号会触发一个外部中断，单片机接收到中断请求后，立即暂停其他任务，转而读取按键输入的密码信息，进行验证处理，如果密码正确则执行开锁操作，处理完成后继续之前的任务。

环境监测设备

当传感器检测到环境参数超出设定阈值时，会触发中断，单片机响应中断后迅速采集当前数据，进行存储或上传，确保及时捕捉到关键信息，避免数据丢失。

工业自动化控制系统

在工业自动化控制系统中，单片机可以设置多个中断源，如温度传感器、压力传感器、电机过载保护等。当中断发生时，单片机能够迅速响应并处理相应的事件，确保系统的稳定运行。

使用中断的一个显著好处就是节省内核的资源。单片机不需要长时间等待某个变化，而是可以通过设置一个外部中断源，在事件发生时及时处理，从而提高系统的效率和资源利用率。

三、中断的优先级

在嵌入式系统中，可能存在多个中断源同时触发中断的情况，而单片机每次只能处理一个中断，因此中断优先级就显得尤为重要。中断优先级用于确定不同中断请求被响应的先后顺序。

例如，在一个无人机控制系统中，飞行姿态传感器的中断优先级通常会设置得较高，因为飞行姿态的实时监测和调整对于无人机的稳定飞行至关重要，需要单片机优先处理。而像一些辅助功能，如拍照按键的中断优先级则相对较低。当中断同时发生时，单片机会优先响应高优先级的中断，处理完后再按优先级顺序依次处理其他中断。

在 STM32 等微控制器中，通常会使用 NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器）来控制中断的优先级。关于NVIC，可以看这篇。STM32:关于NVIC的工作与优先级分组方式-CSDN博客文章浏览阅读2次。NVIC，全称是 Nested Vectored Interrupt Controller，即嵌套向量中断控制器。它是 ARM Cortex-M 系列处理器内核的一个重要组成部分，主要用于管理中断请求，协调中断的优先级，以及控制中断的嵌套执行，使得处理器能够高效、有序地响应和处理多个中断源。这个名称是如何体现的，下面一一说明。

https://blog.csdn.net/m0_62710548/article/details/146465888?spm=1001.2014.3001.5501通过合理配置 NVIC，开发者可以灵活地设置和管理中断优先级，以满足不同应用场景的需求。

四、中断嵌套

中断嵌套是中断系统中的一个高级特性。它允许在处理一个中断的过程中，如果出现了优先级更高的中断请求，单片机可以暂停当前中断处理程序，转而去处理这个更高优先级的中断请求，待处理完成后，再回到之前被暂停的中断处理程序继续执行，最后再恢复到最初的主程序中继续执行。

想象一下，在一个工业自动化控制系统中，单片机正在处理一个温度采集的中断（当前中断处理程序），此时突然发生火灾报警信号触发的中断（优先级更高的中断请求），单片机会立刻暂停温度采集处理，转而执行火灾报警处理程序，如启动报警装置、切断电源等操作，处理完成后，再回到温度采集中断处理程序继续未完成的任务，最后再继续执行主程序。这种中断嵌套机制使得单片机能够更加灵活高效地应对复杂的中断场景，确保重要任务得到及时处理，同时也不耽误其他任务的正常执行。