中斷是在程序運(yùn)行中經(jīng)常用到的功能，用于處理一下實(shí)時(shí)性比較高的事件，首先來了解一下中斷的概念。

中斷

當(dāng)出現(xiàn)需要及時(shí)處理的事件（中斷請(qǐng)求）時(shí)，CPU暫停當(dāng)前工作的執(zhí)行轉(zhuǎn)而處理應(yīng)急事件（中斷）的過程。即在程序運(yùn)行過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)了一個(gè)必須由CPU立即處理的情況，此時(shí)，CPU暫停當(dāng)前程序去處理這個(gè)新事件的過程就就是中斷。
舉個(gè)栗子：你正在看著一本Arduino程序設(shè)計(jì)的書，看到95頁時(shí)肚子餓了，你記下來頁碼跑去吃東西，吃完東西后繼續(xù)從書的95頁往下看；這里面看書就類似CPU在正常工作，肚子餓了吃東西就像處理中斷，中斷事件處理（吃東西）結(jié)束后（CPU）又從停下來的地方繼續(xù)運(yùn)行（看書）。

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Arduino外部中斷

外部中斷是單片機(jī)實(shí)時(shí)地處理外部事件的一種內(nèi)部機(jī)制。當(dāng)某種外部事件發(fā)生時(shí)，單片機(jī)的中斷系統(tǒng)將迫使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去進(jìn)行中斷事件的處理；中斷處理完畢后．又返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行下去。
大多數(shù)的Arduino板至少擁有兩個(gè)外部中斷引腳：0號(hào)中斷（引腳2）和1號(hào)中斷（引腳3）。不同的Arduino控制板的中斷引腳還有所區(qū)別，如下表所示。

Arduino控制板int0int1int2int3int4int5

Uno,Ethernet	2	3	X	X	X	X
Mega	2	3	21	20	19	18
Leonardo	3	2	0	1	X	X
Due	所	有	IO	口	均	可

表中int表示Arduino板的中斷號(hào)對(duì)應(yīng)的引腳，X 則表示該板沒有對(duì)應(yīng)的中斷引腳， 在所有的Arduino控制板中，Arduino Due比較強(qiáng)大的中斷功能，允許在所有IO腳觸發(fā)外部中斷。
Arduino編程中的中斷均已函數(shù)調(diào)用的形式來配置及使用，相對(duì)來說比較簡單，下面是外部中斷的常用函數(shù)。

1、中斷函數(shù)

attachInterrupt（interrupt，function，mode）

描述：當(dāng)發(fā)生外部中斷時(shí)，調(diào)用一個(gè)指定的函數(shù)。在程序中再次調(diào)用時(shí)可以指定新的中斷調(diào)用函數(shù)；如在setup函數(shù)中初始化函數(shù)A為中斷0的中斷調(diào)用函數(shù)，再次調(diào)用 attachInterrupt 函數(shù)時(shí)，可以指定函數(shù)B為中斷0的中斷調(diào)用函數(shù)，在程序中有需要可多次調(diào)用更新中斷函數(shù)。
語法：attachInterrupt（interrupt，function，mode）
attachInterrupt（pin，function，mode）（Due專用）
參數(shù)：
interrupt，中斷編號(hào)；pin，引腳編號(hào)（Due專用）；
function：中斷發(fā)生時(shí)調(diào)用的函數(shù)，此函數(shù)必須不帶任何參數(shù)，不返回任何值。
mode：定義什么情況下觸發(fā)中斷，以下四個(gè)常數(shù)為mode的有效值：

• LOW： 當(dāng)引腳為低電平時(shí)，觸發(fā)中斷；
• CHANGE：當(dāng)引腳電平發(fā)生變化時(shí)，觸發(fā)中斷；
• RISING：當(dāng)引腳電平由低變高時(shí)，觸發(fā)中斷（上升沿中斷）；
• FALLING：當(dāng)引腳電平由高變低時(shí)，觸發(fā)中斷（下降沿中斷）；
  對(duì)于Due而言，多了一個(gè)專用參數(shù) – HIGH，即當(dāng)引腳為高電平時(shí)，觸發(fā)中斷；

注意：不要妄想在中斷函數(shù)中加延時(shí)，在Arduino中斷函數(shù)中，delay()不會(huì)生效，millis()不會(huì)持續(xù)累加；當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，串口數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)丟包；在中斷函數(shù)里面使用到的全局變量應(yīng)該聲明為volatile變量。

示例：

const byte ledPin = 13; const byte interruptpin = 2; volatile byte state = LOW;void setup(void) {pinMode(ledPin,OUTPUT);pinMode(interruptPin,INPUT_PULLUP);attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin),blink,CHANGE); }void loop() {digitalWrite(ledPin,state); }void blink() {state = !state; }

detachInterrupt（interrupt）

描述：關(guān)閉對(duì)應(yīng)的中斷。
參數(shù)：interrupt，禁用中斷的編號(hào)（0或1）。

2、中斷使能函數(shù)

interrupts（）

描述：啟用中斷/重新啟用中斷（在被禁用中斷過后）。

noInterrupts（）

描述：禁用中斷。在程序中如果有一些函數(shù)的運(yùn)行不希望被中斷打斷，可以調(diào)用noInterrupts函數(shù)來禁用中斷的發(fā)生，再配合interrupts函數(shù)恢復(fù)中斷使能。
示例：

void setup(){ }void loop(){...noInterrupts();//放置關(guān)鍵函數(shù)（不想被打斷）interrupts();//放置其他函數(shù)... }

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Arduino定時(shí)器中斷

外部中斷是通過檢測(cè)輸入電平的變化，而產(chǎn)生中斷信號(hào)。除了外部中斷方式外，Arduino控制板還可以按時(shí)間變化產(chǎn)生中斷，這里使用到定時(shí)器（Timer），而對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的中斷被稱為定時(shí)器中斷。
定時(shí)器是嵌入式系統(tǒng)中的一個(gè)特殊的計(jì)數(shù)器。它可以對(duì)分頻后時(shí)鐘信號(hào)的進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值，即會(huì)產(chǎn)生定時(shí)器中斷。且通過時(shí)鐘頻率和計(jì)數(shù)值可以計(jì)算出時(shí)間，所以可以達(dá)到以時(shí)間觸發(fā)中斷的效果。
即當(dāng)需要按一定的時(shí)間間隔執(zhí)行某個(gè)操作時(shí)，就需要用到定時(shí)器中斷了。

以UNO為例，一共有3個(gè)定時(shí)器可以使用：Timer0，Timer1，Timer2。
每個(gè)定時(shí)器都有自己的函數(shù)庫，通過使用硬件內(nèi)部計(jì)時(shí)器中斷來實(shí)現(xiàn)中斷效果，下面以Timer1庫的程序?yàn)槔f明~
首先需要安裝TimeOne庫，也就是Timer1的對(duì)應(yīng)庫。下面提供兩種安裝方式，可以點(diǎn)擊鏈接跳到對(duì)應(yīng)的安裝教程：
第一種：Arduino IDE安裝TimerOne庫
第二種：Sublime Text3環(huán)境安裝TimerOne庫
安裝完成后，大概了解一下Timer1的庫函數(shù)，打開.h文件TimerOne.h，除了包含 Arduino.h 外，還有一個(gè)宏定義聲明了Timer1是一個(gè)16位定時(shí)器。

#define TIMER1_RESOLUTION 65536UL // Timer1 is 16 bit

隨后在TimerOne類中定義了定時(shí)器相關(guān)函數(shù)，在配置函數(shù)中包含了初始化函數(shù)initialize()函數(shù)，參數(shù)默認(rèn)為1000000毫秒，也就是1秒；setPeriod()函數(shù)較長就不發(fā)出來了，主要作用是設(shè)置定時(shí)器的觸發(fā)周期，在initialize()函數(shù)中調(diào)用。

//****************************// Configuration//****************************void initialize(unsigned long microseconds=1000000) __attribute__((always_inline)) {TCCR1B = _BV(WGM13); // set mode as phase and frequency correct pwm, stop the timerTCCR1A = 0; // clear control register A setPeriod(microseconds);}void setPeriod(unsigned long microseconds) __attribute__((always_inline)) {...}

定時(shí)器狀態(tài)控制函數(shù)

//****************************// Run Control//****************************void start() __attribute__((always_inline)) {TCCR1B = 0;TCNT1 = 0; // TODO: does this cause an undesired interrupt?resume();}void stop() __attribute__((always_inline)) {TCCR1B = _BV(WGM13);}void restart() __attribute__((always_inline)) {start();}void resume() __attribute__((always_inline)) {TCCR1B = _BV(WGM13) | clockSelectBits;}

PWM控制相關(guān)函數(shù)(函數(shù)體省略)

//****************************// PWM outputs//****************************void setPwmDuty(char pin, unsigned int duty) __attribute__((always_inline)) {...}void pwm(char pin, unsigned int duty) __attribute__((always_inline)) {...}void pwm(char pin, unsigned int duty, unsigned long microseconds) __attribute__((always_inline)) {...}void disablePwm(char pin) __attribute__((always_inline)) {...}

最重要的來了，定時(shí)器中斷相關(guān)函數(shù)

//****************************// Interrupt Function//****************************void attachInterrupt(void (*isr)()) __attribute__((always_inline)) {isrCallback = isr;TIMSK1 = _BV(TOIE1);}void attachInterrupt(void (*isr)(), unsigned long microseconds) __attribute__((always_inline)) {if(microseconds > 0) setPeriod(microseconds);attachInterrupt(isr);}void detachInterrupt() __attribute__((always_inline)) {TIMSK1 = 0;}

大概了解過定時(shí)器相關(guān)函數(shù)后，可以開始編寫定時(shí)器中斷程序了。
1、添加TimerOne頭文件（安裝庫之后）；
2、初始化定時(shí)器，開啟定時(shí)器中斷；
3、編寫定時(shí)器中斷操作；
簡單程序如下

#include "TimerOne.h"//定時(shí)器中斷函數(shù) void Timer1Interrupt() {digitalWrite(13,digitalRead(13)^1); //控制LED閃爍 }void setup() {pinMode(13,OUTPUT); //設(shè)置LED引腳為輸出Timer1.initialize(500000); //Timer1每500毫秒觸發(fā)一次Timer1.attachInterrupt(Timer1Interrupt); //配置定時(shí)器中斷函數(shù)，開啟中斷 }void loop(){}

使用定時(shí)器中斷可以很好的解決Arduino的單任務(wù)機(jī)制，但是UNO的3個(gè)定時(shí)器資源同樣跟引腳PWM會(huì)有沖突，比如Timer0定時(shí)器負(fù)責(zé) millis()函數(shù) 和 delay()函數(shù) 的計(jì)時(shí)工作，同時(shí)控制著數(shù)字引腳 pin5，pin6 的PWM功能；Timer1定時(shí)器負(fù)責(zé)數(shù)字引腳 pin9、pin10 的PWM功能，也影響 Servo.h庫 的使用；Timer2定時(shí)器負(fù)責(zé)數(shù)字引腳 pin11，pin3 的PWM功能，也和蜂鳴器的 tone()函數(shù)有關(guān)。

綜上所述，定時(shí)器的使用會(huì)影響對(duì)應(yīng)引腳的PWM功能，和某些時(shí)序函數(shù)的運(yùn)行，比如Timer0負(fù)責(zé)delay()函數(shù)延時(shí)操作的，使用pin5、pin6的PWM輸出可能會(huì)有些微誤差，像analogWrite(5,0)和analogWrite(5,6)可能是一樣的效果

除了對(duì)應(yīng)的硬件定時(shí)器，還可以用Timer庫和SimpleTimer庫來實(shí)現(xiàn)定時(shí)效果，這兩個(gè)庫不用到硬件定時(shí)器，也是用到 millis()函數(shù) 來實(shí)現(xiàn)延時(shí)，所以對(duì) delay函數(shù) 也是會(huì)有點(diǎn)影響。

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串口中斷（沒這回事兒）

關(guān)于Arduino串口中斷的也是找了一段時(shí)間沒結(jié)果，后來發(fā)現(xiàn)了Arduino沒有串口中斷這回事，但是卻機(jī)緣巧合的在main函數(shù)中找到了串口的端倪。
以下是Arduino中main函數(shù)的內(nèi)容~

int main(void) {init();initVariant(); #if defined(USBCON)USBDevice.attach(); #endifsetup(); for (;;) {loop();if (serialEventRun) serialEventRun();} return 0; }

即是Arduino沒有串口中斷，但是卻用for循環(huán)來檢測(cè)串口事件，與loop函數(shù)在同個(gè)循環(huán)中，相當(dāng)于loop函數(shù)運(yùn)行一次順帶檢測(cè)一次串口事件。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Arduino成长日记6 - 中断机制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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