单片机中断种类有哪些？

摘要： 单片机中断是嵌入式系统中至关重要的机制，它允许单片机在执行当前任务时，能够及时响应外部或内部事件，中断处理对于实时系统和嵌入式系统的性能、响应速度及可靠性具有关键性影响，以下是对单...

单片机中断是嵌入式系统中至关重要的机制，它允许单片机在执行当前任务时，能够及时响应外部或内部事件，中断处理对于实时系统和嵌入式系统的性能、响应速度及可靠性具有关键性影响，以下是对单片机中断的详细解析：

一、单片机中断概述

单片机中断是一种硬件机制，当外部设备或内部事件发生时，单片机暂停当前正在执行的程序，并跳转到特定的中断服务程序（ISR）来处理该事件，中断源可以是各种外部设备（如按键、传感器）或内部模块（如定时器、串口）。

二、中断的类型

1、外部中断：由外部设备或信号触发，例如按键按下或开关切换。

电平触发方式：低电平触发，中断请求输入必须保持低电平直到中断被响应。

跳沿触发方式：连续两次采样，从高到低的变化触发中断。

2、内部中断：由单片机内部模块产生，例如定时器溢出、串口数据接收完成等。

3、软件中断：通过特定指令触发，例如非法操作码或除数为零等。

4、机器故障中断：由于硬件错误引起的中断，如电源掉电或硬件故障。

5、调用管理程序中断：操作系统与用户程序之间的桥梁，用于系统调用。

三、中断优先级

中断优先级决定了多个中断同时发生时的处理顺序，高优先级的中断会打断低优先级的中断进行处理，优先级可以通过硬件电路实现，也可以通过软件查询实现。

四、中断处理流程

1、中断响应：当中断发生时，单片机暂停当前程序，保存上下文，包括程序计数器和寄存器状态。

2、中断服务程序（ISR）：根据中断源的优先级，跳转到相应的ISR，ISR应尽量简洁高效，避免耗时操作。

3、中断返回：ISR执行完成后，恢复之前保存的上下文，继续执行被中断的程序。

五、中断向量表

中断向量表存储了每个中断源对应的ISR地址，当中断发生时，单片机会根据中断源编号从向量表中取出ISR地址并执行。

六、中断嵌套

在高优先级中断处理期间，如果有更高优先级的中断发生，单片机会暂停当前ISR，处理更高优先级的中断，完成后再继续之前的ISR。

七、常见中断示例

1、外部中断：如按键检测，通过外部引脚接收信号。

2、定时器中断：如定时器溢出，用于时间控制和事件调度。

3、串口中断：如串口数据接收完成，用于串行通信。

八、中断系统的配置

1、设置中断向量表：确保各中断服务程序入口地址正确。

2、使能中断：通过设置中断使能寄存器，启用所需的中断源。

3、设置中断优先级：根据需要调整各中断源的优先级。

九、实际应用中的注意事项

1、保护现场：在ISR开始时保存受影响的寄存器，结束时恢复。

2、清除中断标志：处理完中断后，清除相应的中断标志位。

3、优化ISR：保持ISR简短高效，避免长时间占用CPU。

十、相关FAQs

问：什么是中断延迟？如何优化？

答：中断延迟是指中断信号发生到CPU识别之间的时间差，优化方法包括启用中断嵌套、优化中断向量表和使用快速中断响应机制。

问：如何处理多个中断同时发生的情况？

答：通过设置中断优先级，高优先级的中断会优先处理，如果优先级相同，则按默认顺序处理。

单片机中断系统是一个复杂而强大的机制，它在提高系统实时性和效率方面发挥了重要作用，理解中断类型、优先级、处理流程以及配置方法，对于单片机编程和应用开发至关重要。