在了解ATMega328P的中断子系统之前,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。
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 | TIMER2COMPA | 定时/计数器2比较匹配A | TIMER2_COMPA_vect |
9 | 0x0010 | TIMER2COMPB | 定时/计数器2比较匹配B | TIMER2_COMPB_vect |
10 | 0x0012 | TIMER2OVF | 定时/计数器2溢出 | TIMER2_OVF_vect |
11 | 0x0014 | TIMER1CAPT | 定时/计数器1事件捕捉 | TIMER1_CAPT_vect |
12 | 0x0016 | TIMER1COMPA | 定时/计数器1比较匹配A | TIMER1_COMPA_vect |
13 | 0x0018 | TIMER1COMPB | 定时/计数器1比较匹配B | TIMER1_COMPB_vect |
14 | 0x001A | TIMER1OVF | 定时/计数器1溢出 | TIMER1_OVF_vect |
15 | 0x001C | TIMER0COMPA | 定时/计数器0比较匹配A | TIMER0_COMPA_vect |
16 | 0x001E | TIMER0COMPB | 定时/计数器0比较匹配B | TIMER0_COMPB_vect |
17 | 0x0020 | TIMER0OVF | 定时/计数器0溢出 | TIMER0_OVF_vect |
18 | 0x0022 | SPISTC | SPI串行传输结束 | SPI_STC_vect |
19 | 0x0024 | USARTRX | USART接收结束 | USART_RX_vect |
20 | 0x0026 | USARTUDRE | USART数据寄存器空 | USART_UDRE_vect |
21 | 0x0028 | USARTTX | USART,发送结束 | USART_TX_vect |
22 | 0x002A | ADC | 模数转换结束 | ADC_vect |
23 | 0x002C | EEREADY | EEPROM准备好 | EE_READY_vect |
24 | 0x002E | ANALOGCOMP | 模拟比较器 | ANALOG_COMP_vect |
25 | 0x0030 | TWI | 两线串行接口 | TWI_vect |
26 | 0x0032 | SPMREADY | 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:
1 const byte ledPin = 13;
2 const byte interruptPin = 2;
3 volatile byte state = LOW;
4
5 void setup() {
6 pinMode(ledPin, OUTPUT);
7 pinMode(interruptPin, INPUT_PULLUP);
8 attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), blink, CHANGE);
9 }
10
11 void loop() {
12 digitalWrite(ledPin, state);
13 }
14
15 void blink() {
16 state = !state;
17 }
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3个寄存器控制,外部中断控制寄存器EICRA用于设置外部中断的触发方式,ISCx[1:0](x = 0, 1)设置为00时,由低电平触发中断;设置为01时,由逻辑电平变化触发中断;设置为10时,为下降沿触发中断;设置为11时,为上升沿触发中断。EICRA寄存器的结构如下图所示:
INT1 | INT0 | |||||
ISC11 | ISC10 | ISC01 | ISC00 |
外部中断屏蔽寄存器EIMSK用于设置是否屏蔽外部中断,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。EIMSK寄存器的结构如下图所示:
INT1 | INT0 |
外部中断标志寄存器EIFR在外部中断被触发时,相应的标志位被置1。该寄存器由CPU自动清0,不需要手动配置。
通过直接访问寄存器改写以上程序为:
1 volatile byte state = LOW;
2
3 void setup() {
4 DDRB |= (1 << PB5);
5
6 DDRD &= ~(1 << PD2);
7 PORTD |= (1 << PD2);
8 EICRA &= ~(1 << ISC01) & ~(1 << ISC00);
9 EIMSK |= (1 << INT0);
10 sei(); // 启用总中断
11 }
12
13 void loop() {
14 if (state == HIGH) {
15 PORTB |= (1 << PB5);
16 } else {
17 PORTB &= ~(1 << PB5);
18 }
19 }
20
21 // 外部中断0中断处理函数
22 ISR(INT0_vect) {
23 state = !state;
24 }
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