AVR开发 Arduino方法(二) 中断子系统

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在了解中断子系统之前,首先要了解中断的概念。你正在看书,这时电话响了,你会怎么做呢?相信大多数人会这样:先标记看到的位置,接完电话回来后继续阅读。这就是一个现实生活中中断的例子,我们把“电话响了”成为中断源。Arduino UNO R3的主处理器ATMega328P拥有26个中断源,如下表所示:

向量号

程序地址

中断源

中断定义

中断服务程序名称

1

0x0000

RESET

外部电平复位,上电复位,掉电检测复位,看门狗复位

 

2

0x0002

INT0

外部中断请求0

INT0_vect

3

0x0004

INT1

外部中断请求1

INT1_vect

4

0x0006

PCINT0

引脚电平变化中断请求0

PCINT0_vect

5

0x0008

PCINT1

引脚电平变化中断请求1

PCINT1_vect

6

0x000A

PCINT2

引脚电平变化中断请求2

PCINT2_vect

7

0x000C

WDT

看门狗溢出中断

WDT_vect

8

0x000E

TIMER2 COMPA

定时/计数器2比较匹配A

TIMER2_COMPA_vect

9

0x0010

TIMER2 COMPB

定时/计数器2比较匹配B

TIMER2_COMPB_vect

10

0x0012

TIMER2 OVF

定时/计数器2溢出

TIMER2_OVF_vect

11

0x0014

TIMER1 CAPT

定时/计数器1事件捕捉

TIMER1_CAPT_vect

12

0x0016

TIMER1 COMPA

定时/计数器1比较匹配A

TIMER1_COMPA_vect

13

0x0018

TIMER1 COMPB

定时/计数器1比较匹配B

TIMER1_COMPB_vect

14

0x001A

TIMER1 OVF

定时/计数器1溢出

TIMER1_OVF_vect

15

0x001C

TIMER0 COMPA

定时/计数器0比较匹配A

TIMER0_COMPA_vect

16

0x001E

TIMER0 COMPB

定时/计数器0比较匹配B

TIMER0_COMPB_vect

17

0x0020

TIMER0 OVF

定时/计数器0溢出

TIMER0_OVF_vect

18

0x0022

SPI STC

SPI串行传输结束

SPI_STC_vect

19

0x0024

USART RX

USART接收结束

USART_RX_vect

20

0x0026

USART UDRE

USART数据寄存器空

USART_UDRE_vect

21

0x0028

USART TX

USART,发送结束

USART_TX_vect

22

0x002A

ADC

模数转换结束

ADC_vect

23

0x002C

EE READY

EEPROM准备好

EE_READY_vect

24

0x002E

ANALOG COMP

模拟比较器

ANALOG_COMP_vect

25

0x0030

TWI

两线串行接口

TWI_vect

26

0x0032

SPM READY

保存程序存储器内容就绪

SPM_ready_vect

这里以外部中断0为例了解对中断子系统的编程,沿用上一章中用于数字输入示例的电路,这个示例使得按键在按下时LED的状态取反:

// Interrupt.ino
const byte ledPin = 13;
const byte interruptPin = 2;
volatile byte state = LOW;

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(interruptPin, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), blink, CHANGE);
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, state);
}

void blink() {
  state = !state;
}

与外部中断相关的Arduino库函数有:

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), ISR, mode):启用指定引脚的外部中断并连接到指定中断服务程序

pin:指定外部中断的引脚

ISR:指定中断服务程序的名称

mode:LOW(低电平触发中断),CHANG(逻辑电平变化触发中断),RISING(上升沿触发中断)或FALLING(下降沿触发中断)

detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin)):禁用指定中断

pin:指定取消外部中断的引脚

interrupts():开启总中断

noInterrupts():禁用总中断

ATMega328P的外部中断由2个相关寄存器控制,外部中断控制寄存器EICRA的结构如下图所示:

 

 

 

INT1

INT0

 

 

 

ISC11

ISC10

ISC01

ISC00

ISCx[1:0](x = 0, 1)位用于设置外部中断的触发方式,如下表所示:

ISCx[1:0]

(x = 0, 1)

外部中断触发方式

00

低电平

01

逻辑电平变化

10

下降沿

11

上升沿

外部中断屏蔽寄存器EIMSK用于设置是否屏蔽外部中断,它的结构如下图所示:

 

 

 

 

 

INT1

INT0

若向其中某位写入1,则该位控制的外部中断启用;写入0则禁用。

通过直接访问寄存器改写以上程序为:

// Interrupt_reg.ino
volatile byte state = LOW;

void setup() {
  DDRB |= (1 << PB5);
  
  DDRD &= ~(1 << PD2);
  PORTD |= (1 << PD2);
  EICRA &= ~(1 << ISC01) & ~(1 << ISC00);
  EIMSK |= (1<< INT0);
  sei(); // 启用总中断
}

void loop() {
  if (state == HIGH) {
    PORTB |= (1 << PB5);
  } else {
    PORTB &= ~(1 << PB5);
  }
}

// 外部中断0中断处理函数
ISR(INT0_vect) {
  state = !state;
}

转自:Lets_Blu