AVR_Interrupt

Posted 2021-03-25 forever5325

https://blog.csdn.net/dandri/article/details/54799300

#AVR中断系统与基本应用（ATMega16）##一、中断的基本概念###1.1中断的基本概念
中断是指计算机自动响应的一个中断请求信号，暂时停止（中断）当前程序的执行，转而执行为外部设备服务 的型号（中断服务程序），并在执行完服务程序后自动返回原程序的过程。具有的优势实现实时处理实现分时操作，提高MCU的处理效率进行故障处理待机状态的唤醒###1.2中断的处理过程
由于MCU处理完中断之后需要返回原程序，因此，要在执行中断之前，要将主程序中断处的地址，即断点处（实际上是程序计数器PC的当前地址值——即即将执行的主程序的下一条指令，即图中的k + 1处）保护起来，称为保护断点除了保护断点，在程序执行之前，还要把有关的数据保护起来，称为中断现场保护，方便在返回主程序的时候继续执行，这一过程称为恢复现场和恢复断点简单说，在响应中断的时候，MCU的硬件系统会将断点地址压进系统的堆栈保护，而在执行中断返回指令时，硬件系统又会自动将断点地址弹出到程序计数器PC中。###1.3中断源、中断信号和中断向量中断源一般可分为内部中断和外部中断典型的中断有定时器溢出中断，ADC完成中断等系统中的外部设备也可以作为中断源，这些中断源位于单片机外部，所以称之为外部中断源中断信号中断信号是指内部或者外部中断源产生的中断申请信号。这个中断信号往往是电信号的某种变化形式，通常有几种类型脉冲的上升沿或者是下降沿（上升沿触发型或者是下降沿触发型）高电平或者是低电平（电平触发型）电平的变化（状态变化触发型）单片机硬件系统会对这些触发源自动检测，一旦检测到信号，就会将相应的中断标志位置位 1 （在I/O空间的控制或状态寄存器中），通知CPU进行处理。中断向量中断源发出的请求信号被CPU检测到之后，如果单片机的中断控制系统允许中断响应，则CPU会自动转移，执行一个固定的程序空间地址中的指令。这个固定的地址叫做中断的入口地址，也叫做中断向量一般，一个单片机有若干个中断源，而每个中断源都有自己相应的中断向量###1.4中断的优先级和中断嵌套中断的优先级，一般由单片机的硬件结构所决定，决定方式一般有两种：某个中断的中断向量越小，其中断的优先级越高通过软件对中断寄存器进行设置，改变优先级注意：AVR不支持用户改变中断的优先级，C51单片机可以MCU只能同时响应一个中断，假如有多个中断同时申请时MCU已经在执行中断，MCU会暂停该中断的执行，执行优先级更高的那个中断，完成后进而执行未完成的中断，再响应其他较低优先级的中断，这就有导致中断嵌套但是需要注意，一些单片机（如8051结构）的硬件能够自动处理中断嵌套，但是另一些单片机（如AVR ATMega16）却不可以自动处理中断嵌套，这需要通过软件实现中断嵌套的处理###1.5中断的响应条件和中断的控制在有些设计中不允许打断现有程序的运行，因此单片机就需要单片机有一套中断屏蔽/允许的系统。在单片机的I/O寄存器中，通常存在一些特殊的标志位用于控制使能和禁止（屏蔽）MCU对中断的响应，这些标志称之为中断屏蔽标志位或者是中断允许标志位从中断控制的角度来讲，中断源还可以分为三类：非屏蔽中断：也就是MCU对中断的请求是不可以屏蔽的，比如外部 (RESET)’ 引脚产生的复位信号，就是一个非屏蔽中断。可屏蔽中断：可以通过用户设置使能或者禁止MCU响应中断，一旦发生中断请求，则MCU只能在中断使能的条件下响应中断。软件中断：是指具有响应的软件中断指令，当MCU执行执行这条指令时，就可以进入软件中断服务，完成特定的功能，一般用于调试。一般单片机中都没有软件中断的指令，因此，在单片机系统中，如果必须使用软件中断的功能，则一般需要通过间接的方式来实现。MCU中断响应一个可屏蔽中断源（假定是 A 中断）中断请求的条件是：响应 A 中断 = 全局中断允许标志 + 中断 A 允许标志 + 中断 A 标志全局中断允许标志位为“ 1 ”（用户软件设置）中断 A 允许标志位为“ 1 ”（用户软件设置）中断 A 标志为“ 1 ”（符合中断条件时，由硬件自动设置或者由用户设置）三者缺一不可！！！##二、ATMega16的中断系统###2.1ATMega16的中断源和中断向量
AVR 一般具有数十个中断源，每个中断源都有自己的中断向量。默认情况下，AVR的程序存储器的最低端，即从Flash存储器地址0x0000开始存储中断向量，称之为中断向量区。AVR中断向量区的大小是不同的，由下式决定：中断向量区大小 = 中断源个数 x 每个中断向量占据字数ATMega16中断向量区表：向量号Flash空间地址（中断向量）中断源中断定义说明在GCC中的中断名SIG_NAME1$000RESET外部引脚电平引发的复位、上电复位、掉电检测复位、看门狗复位和JTAG AVR复位2$002INT0外部中断请求0SIG_INTERRUPT03$004INT1外部中断请求1SIG_INTERRUPT14$006TIMER2 COMP定时器/计数器2比较匹配SIG_OUTPUT_COMPARE25$008TIMER2 OVF定时器/计数器2溢出SIG_OVERFLOW26$00ATIMER1 CAPT定时器/计数器1事件捕捉TIMER1_CAPT_vect7$00CTIMER1 COMPA定时器/计数器1比较匹配ASIG_OUTPUT_COMPARE1A8$00ETIMER1 COMPB定时器/计数器1比较匹配BSIG_OUTPUT_COMPARE1B9$010TIMER1 OVF定时器/计数器1溢出SIG_OVERFLOW110$012TIMER0 OVF定时器/计数器0溢出SIG_OVERFLOW011$014SPI STCSPI串行输入结束SIG_SPI12$016USART RXCUSART，接收结束SIG_UART_RECV13$018USART UDREUSART，数据寄存器空SIG_UART_DATA14$01AUSART TXCUSART，发送结束SIG_UART_TRANS15$01CADCA/D转换结束SIG_ADC16$01EEE RDYEEPROM就绪SIG_EEPROM_READY17$020ANA_COMP模拟比较器SIG_COMPARATOR18$022TWI两线串行接口SIG_2WIRE_SERIAL19$024INT2外部中断请求2SIG_INTERRUPT220$026TIMER0 COMP定时/计数器0比较匹配SIG_OUTPUT_COMPARE021$028SPM_RDY保存程序寄存器内容就绪SIG_SPM_READY这21个中断中，包含1个非屏蔽中断（RESET），3个外部中断（INT0，INT1，INT2）和17个内部中断###2.2中断优先级的确定在AVR单片机中，一个中断在中断向量区的位置决定了他的优先级。位于低地址的中断优先级高于位于高地址的中断。###2.3中断标志AVR具有两种不同机制的中断：带有中断标志的中断（可挂起）不带有中断标志的中断（不可挂起）这里的挂起是指在中断嵌套的时候，能否等待 MCU 对齐响应中断标志位一般在 MCU 响应之后会自动清除，或者在中断服务程序中通过读写专门数据寄存器的方式自动清除。若用软件的方法清除，清除的方法是对其写 1 ！！！在 AVR 中，还有个别不带（不设置）中断标志，例如配置为低电平触发的外部中断即为此类型的中断。该中断只要满足外部输入低电平，就会一直向 MCU 发出中断申请，这种**外部低电平中断有其特殊性，他不会产生中断标志，因此不能挂起。如果等待时间过长而得不到响应,**则可能因为中断条件结束而失去一次服务的机会。在退出中断后， AVR 至少要在执行一条指令才能去响应其他被挂起的中断！！！###2.4中断屏蔽与管理
winAVR 平台中：asm("sei");//全局中断使能asm("cli");//全局中断禁止 ICCAVR 平台中：#asm("sei");//全局中断使能#asm("cli");//全局中断禁止 注意两个平台上使用的区别！##三、ATMega16的外部中断ATMega16有 INT0 , INT1 , INT2 这三个外部中断源，分别由芯片外部引脚PD2，PD3,PB2上的电平变化或状态作为中断触发源信号###3.1外部中断的触发方式和特点INT0，INT1，INT2的中断触发方式取决于用户程序对 MCU 控制寄存器 MCUCR 和 MCU 控制与状态寄存器 MCUCSR 的设定。外部中断的 4 种中断触发方式：触发方式INT0INT1INT2说明上升沿触发YesYesYes（异步）下降沿触发YesYesYes（异步）任意电平变化触发YesYes——低电平触发YesYes——无中断标志###3.2与外部中断相关的寄存器和标志位
在ATMega16中，除了寄存器SERG的全局中断允许标志位 I 外，与外部中断有关的寄存器有 4 个，其中有 11 个标志位。其作用分别是 3 个外部中断各自的中断标志位，中断允许标志位及用于定义外部中断的触发类型。
1)MCU 控制寄存器 MCUCR
位76543210$35($0055)SM2SESM1SM0ISC11ISC10ISC01ISC00读/写R/WR/WR/WR/WR/WR/WR/WR/W初始化值00000000INT0,INT1中断触发方式：
ISCn1ISCn0中断的触发方式00INTn的低电平产生一个中断请求01INTn的下降沿和上升沿都产生一个中断请求10INTn的下降沿产生一个中断请求11INTn的上升沿产生一个中断请求2)MCU 控制和状态寄存器 MCUCSR位76543210$34($0054)JTDICS2——JTRFWDRFBORFEXDRFPORF读/写R/WR/WRR/WR/WR/WR/WR/W初始化值000RESET复位RESET复位RESET复位RESET复位RESET复位INT2中断触发方式：
ISC2中断的触发方式0INT2的下降沿产生一个异步中断请求1INT2的上升沿产生一个异步中断请求3）通用中断控制寄存器 GICR通用中断控制寄存器 GICR 的高 3 位为INT0，INT1，INT2的中断允许控制位，如果SERG寄存器的I为**“1”，而且GICF寄存器中相应的中断允许控制位为“1”，那当 INTn 中断触发时， MCU 就会响应中断。**位76543210$3B($005B)INT1INT0INT2——————IVSELIVCE读/写R/WR/WR/WRRRR/WR/W初始化值000000004） 通用中断标志寄存器 GIFR通用中断标志寄存器 GIFR 的高 3 位为INT0，INT1，INT2的中断标志位。当INT0，INT1，INT2引脚上的有效事件满足中断触发条件之后，INT0，INTF1，INTF2位会变为 1 。假如 MCU 响应中断服务，硬件会自动将 INTFn 位置位“0”用户可以使用指令将 INTFn清 0 ，清除的方式是 INTFn 置位 “1”，将标志清 0当INTF0(INTF1)设置为低电平触发时，标志位INTF0(INTF1)始终未 0 ，并不意味着不产生中断请求，而是低电平触发方式是不带中断标志类型的中断触发。低电平触发时，中断请求将一直保持到引脚的低电平消失为止。位76543210$3A($005A)INTF1INTF0INTF2——————————读/写R/WR/WR/WRRRRR初始化值00000000##四、外部中断简单实用实例###4.1 WinAVR平台

代码实例：/***作者：Dandri*时间：2017/01/31*MCU:ATMega16*频率：8MHz*功能：按下两次按键，LED灯亮一次*/
#include <avr/io.h>#include <avr/interrupt.h>
unsigned char count = 0;//用于计数按下按键的次数unsigned char flag = 0;//用于启动点灯的标志
//中断向量地址里的程序#pragma interrupt_handler int0_isr:2//首先使用#pragma interrupt_handler int0_isr:2声明中断,2表示中断向量号void int0_isr(void){   count++;   if (count >= 2)   {      flag = 1;      count = 0;//计数器清0   }}
//外部中断相关的寄存器初始化，因为接的是PD2，使用的是INT0void int0_init(){   GIFR = 0x40;//INTF0 标志位清零   MCUCR = 0X02;//INT0下降沿触发   GICR = 0X40;//INT0触发允许}
//引脚初始化void port_init(){   DDRC = 0X01;   PORTC = 0X00;}
//亮灯程序void led(){   if (flag == 1)    {      PORTC = 0X01;      flag = 0;   }   else       PORTC = 0X00;}
int main(){    port_init();   int0_init();      asm("sei");//启用全局中断      while(1)   {      led();   }   return 0;}————————————————版权声明：本文为CSDN博主「Dandri」的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。原文链接：https://blog.csdn.net/dandri/article/details/54799300