AVR開發 Arduino方法（二） 中斷子系統

　　在了解中斷子系統之前，首先要了解中斷的概念。你正在看書，這時電話響了，你會怎么做呢？相信大多數人會這樣：先標記看到的位置，接完電話回來后繼續閱讀。這就是一個現實生活中中斷的例子，我們把“電話響了”成為中斷源。Arduino UNO R3的主處理器ATMega328P擁有26個中斷源，如下表所示：

向量號	程序地址	中斷源	中斷定義	中斷服務程序名稱
1	0x0000	RESET	外部電平復位，上電復位，掉電檢測復位，看門狗復位
2	0x0002	INT0	外部中斷請求0	INT0_vect
3	0x0004	INT1	外部中斷請求1	INT1_vect
4	0x0006	PCINT0	引腳電平變化中斷請求0	PCINT0_vect
5	0x0008	PCINT1	引腳電平變化中斷請求1	PCINT1_vect
6	0x000A	PCINT2	引腳電平變化中斷請求2	PCINT2_vect
7	0x000C	WDT	看門狗溢出中斷	WDT_vect
8	0x000E	TIMER2 COMPA	定時/計數器2比較匹配A	TIMER2_COMPA_vect
9	0x0010	TIMER2 COMPB	定時/計數器2比較匹配B	TIMER2_COMPB_vect
10	0x0012	TIMER2 OVF	定時/計數器2溢出	TIMER2_OVF_vect
11	0x0014	TIMER1 CAPT	定時/計數器1事件捕捉	TIMER1_CAPT_vect
12	0x0016	TIMER1 COMPA	定時/計數器1比較匹配A	TIMER1_COMPA_vect
13	0x0018	TIMER1 COMPB	定時/計數器1比較匹配B	TIMER1_COMPB_vect
14	0x001A	TIMER1 OVF	定時/計數器1溢出	TIMER1_OVF_vect
15	0x001C	TIMER0 COMPA	定時/計數器0比較匹配A	TIMER0_COMPA_vect
16	0x001E	TIMER0 COMPB	定時/計數器0比較匹配B	TIMER0_COMPB_vect
17	0x0020	TIMER0 OVF	定時/計數器0溢出	TIMER0_OVF_vect
18	0x0022	SPI STC	SPI串行傳輸結束	SPI_STC_vect
19	0x0024	USART RX	USART接收結束	USART_RX_vect
20	0x0026	USART UDRE	USART數據寄存器空	USART_UDRE_vect
21	0x0028	USART TX	USART，發送結束	USART_TX_vect
22	0x002A	ADC	模數轉換結束	ADC_vect
23	0x002C	EE READY	EEPROM准備好	EE_READY_vect
24	0x002E	ANALOG COMP	模擬比較器	ANALOG_COMP_vect
25	0x0030	TWI	兩線串行接口	TWI_vect
26	0x0032	SPM READY	保存程序存儲器內容就緒	SPM_ready_vect

　　這里以外部中斷0為例了解對中斷子系統的編程，沿用上一章中用於數字輸入示例的電路，這個示例使得按鍵在按下時LED的狀態取反：

// 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;
}

　　與外部中斷相關的Arduino庫函數有：

 

　　attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), ISR, mode)：啟用指定引腳的外部中斷並連接到指定中斷服務程序

　　pin：指定外部中斷的引腳

　　ISR：指定中斷服務程序的名稱

　　mode：LOW（低電平觸發中斷），CHANG（邏輯電平變化觸發中斷），RISING（上升沿觸發中斷）或FALLING（下降沿觸發中斷）

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

　　pin：指定取消外部中斷的引腳

　　interrupts()：開啟總中斷

　　noInterrupts()：禁用總中斷

 

　　ATMega328P的外部中斷由2個相關寄存器控制，外部中斷控制寄存器EICRA的結構如下圖所示：

			INT1		INT0
			ISC11	ISC10	ISC01	ISC00

ISCx[1:0]（x = 0, 1）位用於設置外部中斷的觸發方式，如下表所示：

ISCx[1:0] （x = 0, 1）	外部中斷觸發方式
00	低電平
01	邏輯電平變化
10	下降沿
11	上升沿

　　外部中斷屏蔽寄存器EIMSK用於設置是否屏蔽外部中斷，它的結構如下圖所示：

INT1

INT0

若向其中某位寫入1，則該位控制的外部中斷啟用；寫入0則禁用。

　　通過直接訪問寄存器改寫以上程序為：

// 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(); // 啟用總中斷
}

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

// 外部中斷0中斷處理函數
ISR(INT0_vect) {
  state = !state;
}