中斷是在程序運行中經常用到的功能，用于處理一下實時性比較高的事件，首先來了解一下中斷的概念。

中斷

當出現需要及時處理的事件（中斷請求）時，CPU暫停當前工作的執行轉而處理應急事件（中斷）的過程。即在程序運行過程中，系統出現了一個必須由CPU立即處理的情況，此時，CPU暫停當前程序去處理這個新事件的過程就就是中斷。
舉個栗子：你正在看著一本Arduino程序設計的書，看到95頁時肚子餓了，你記下來頁碼跑去吃東西，吃完東西后繼續從書的95頁往下看；這里面看書就類似CPU在正常工作，肚子餓了吃東西就像處理中斷，中斷事件處理（吃東西）結束后（CPU）又從停下來的地方繼續運行（看書）。

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Arduino外部中斷

外部中斷是單片機實時地處理外部事件的一種內部機制。當某種外部事件發生時，單片機的中斷系統將迫使CPU暫停正在執行的程序，轉而去進行中斷事件的處理；中斷處理完畢后．又返回被中斷的程序處，繼續執行下去。
大多數的Arduino板至少擁有兩個外部中斷引腳：0號中斷（引腳2）和1號中斷（引腳3）。不同的Arduino控制板的中斷引腳還有所區別，如下表所示。

Arduino控制板int0int1int2int3int4int5

Uno,Ethernet	2	3	X	X	X	X
Mega	2	3	21	20	19	18
Leonardo	3	2	0	1	X	X
Due	所	有	IO	口	均	可

表中int表示Arduino板的中斷號對應的引腳，X 則表示該板沒有對應的中斷引腳， 在所有的Arduino控制板中，Arduino Due比較強大的中斷功能，允許在所有IO腳觸發外部中斷。
Arduino編程中的中斷均已函數調用的形式來配置及使用，相對來說比較簡單，下面是外部中斷的常用函數。

1、中斷函數

attachInterrupt（interrupt，function，mode）

描述：當發生外部中斷時，調用一個指定的函數。在程序中再次調用時可以指定新的中斷調用函數；如在setup函數中初始化函數A為中斷0的中斷調用函數，再次調用 attachInterrupt 函數時，可以指定函數B為中斷0的中斷調用函數，在程序中有需要可多次調用更新中斷函數。
語法：attachInterrupt（interrupt，function，mode）
attachInterrupt（pin，function，mode）（Due專用）
參數：
interrupt，中斷編號；pin，引腳編號（Due專用）；
function：中斷發生時調用的函數，此函數必須不帶任何參數，不返回任何值。
mode：定義什么情況下觸發中斷，以下四個常數為mode的有效值：

• LOW： 當引腳為低電平時，觸發中斷；
• CHANGE：當引腳電平發生變化時，觸發中斷；
• RISING：當引腳電平由低變高時，觸發中斷（上升沿中斷）；
• FALLING：當引腳電平由高變低時，觸發中斷（下降沿中斷）；
  對于Due而言，多了一個專用參數 – HIGH，即當引腳為高電平時，觸發中斷；

注意：不要妄想在中斷函數中加延時，在Arduino中斷函數中，delay()不會生效，millis()不會持續累加；當中斷發生時，串口數據可能會出現丟包；在中斷函數里面使用到的全局變量應該聲明為volatile變量。

示例：

const byte ledPin = 13; const byte interruptpin = 2; volatile byte state = LOW;void setup(void) {pinMode(ledPin,OUTPUT);pinMode(interruptPin,INPUT_PULLUP);attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin),blink,CHANGE); }void loop() {digitalWrite(ledPin,state); }void blink() {state = !state; }

detachInterrupt（interrupt）

描述：關閉對應的中斷。
參數：interrupt，禁用中斷的編號（0或1）。

2、中斷使能函數

interrupts（）

描述：啟用中斷/重新啟用中斷（在被禁用中斷過后）。

noInterrupts（）

描述：禁用中斷。在程序中如果有一些函數的運行不希望被中斷打斷，可以調用noInterrupts函數來禁用中斷的發生，再配合interrupts函數恢復中斷使能。
示例：

void setup(){ }void loop(){...noInterrupts();//放置關鍵函數（不想被打斷）interrupts();//放置其他函數... }

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Arduino定時器中斷

外部中斷是通過檢測輸入電平的變化，而產生中斷信號。除了外部中斷方式外，Arduino控制板還可以按時間變化產生中斷，這里使用到定時器（Timer），而對應產生的中斷被稱為定時器中斷。
定時器是嵌入式系統中的一個特殊的計數器。它可以對分頻后時鐘信號的進行計數，當計數值達到設定值，即會產生定時器中斷。且通過時鐘頻率和計數值可以計算出時間，所以可以達到以時間觸發中斷的效果。
即當需要按一定的時間間隔執行某個操作時，就需要用到定時器中斷了。

以UNO為例，一共有3個定時器可以使用：Timer0，Timer1，Timer2。
每個定時器都有自己的函數庫，通過使用硬件內部計時器中斷來實現中斷效果，下面以Timer1庫的程序為例說明~
首先需要安裝TimeOne庫，也就是Timer1的對應庫。下面提供兩種安裝方式，可以點擊鏈接跳到對應的安裝教程：
第一種：Arduino IDE安裝TimerOne庫
第二種：Sublime Text3環境安裝TimerOne庫
安裝完成后，大概了解一下Timer1的庫函數，打開.h文件TimerOne.h，除了包含 Arduino.h 外，還有一個宏定義聲明了Timer1是一個16位定時器。

#define TIMER1_RESOLUTION 65536UL // Timer1 is 16 bit

隨后在TimerOne類中定義了定時器相關函數，在配置函數中包含了初始化函數initialize()函數，參數默認為1000000毫秒，也就是1秒；setPeriod()函數較長就不發出來了，主要作用是設置定時器的觸發周期，在initialize()函數中調用。

//****************************// Configuration//****************************void initialize(unsigned long microseconds=1000000) __attribute__((always_inline)) {TCCR1B = _BV(WGM13); // set mode as phase and frequency correct pwm, stop the timerTCCR1A = 0; // clear control register A setPeriod(microseconds);}void setPeriod(unsigned long microseconds) __attribute__((always_inline)) {...}

定時器狀態控制函數

//****************************// Run Control//****************************void start() __attribute__((always_inline)) {TCCR1B = 0;TCNT1 = 0; // TODO: does this cause an undesired interrupt?resume();}void stop() __attribute__((always_inline)) {TCCR1B = _BV(WGM13);}void restart() __attribute__((always_inline)) {start();}void resume() __attribute__((always_inline)) {TCCR1B = _BV(WGM13) | clockSelectBits;}

PWM控制相關函數(函數體省略)

//****************************// PWM outputs//****************************void setPwmDuty(char pin, unsigned int duty) __attribute__((always_inline)) {...}void pwm(char pin, unsigned int duty) __attribute__((always_inline)) {...}void pwm(char pin, unsigned int duty, unsigned long microseconds) __attribute__((always_inline)) {...}void disablePwm(char pin) __attribute__((always_inline)) {...}

最重要的來了，定時器中斷相關函數

//****************************// Interrupt Function//****************************void attachInterrupt(void (*isr)()) __attribute__((always_inline)) {isrCallback = isr;TIMSK1 = _BV(TOIE1);}void attachInterrupt(void (*isr)(), unsigned long microseconds) __attribute__((always_inline)) {if(microseconds > 0) setPeriod(microseconds);attachInterrupt(isr);}void detachInterrupt() __attribute__((always_inline)) {TIMSK1 = 0;}

大概了解過定時器相關函數后，可以開始編寫定時器中斷程序了。
1、添加TimerOne頭文件（安裝庫之后）；
2、初始化定時器，開啟定時器中斷；
3、編寫定時器中斷操作；
簡單程序如下

#include "TimerOne.h"//定時器中斷函數 void Timer1Interrupt() {digitalWrite(13,digitalRead(13)^1); //控制LED閃爍 }void setup() {pinMode(13,OUTPUT); //設置LED引腳為輸出Timer1.initialize(500000); //Timer1每500毫秒觸發一次Timer1.attachInterrupt(Timer1Interrupt); //配置定時器中斷函數，開啟中斷 }void loop(){}

使用定時器中斷可以很好的解決Arduino的單任務機制，但是UNO的3個定時器資源同樣跟引腳PWM會有沖突，比如Timer0定時器負責 millis()函數 和 delay()函數 的計時工作，同時控制著數字引腳 pin5，pin6 的PWM功能；Timer1定時器負責數字引腳 pin9、pin10 的PWM功能，也影響 Servo.h庫 的使用；Timer2定時器負責數字引腳 pin11，pin3 的PWM功能，也和蜂鳴器的 tone()函數有關。

綜上所述，定時器的使用會影響對應引腳的PWM功能，和某些時序函數的運行，比如Timer0負責delay()函數延時操作的，使用pin5、pin6的PWM輸出可能會有些微誤差，像analogWrite(5,0)和analogWrite(5,6)可能是一樣的效果

除了對應的硬件定時器，還可以用Timer庫和SimpleTimer庫來實現定時效果，這兩個庫不用到硬件定時器，也是用到 millis()函數 來實現延時，所以對 delay函數 也是會有點影響。

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串口中斷（沒這回事兒）

關于Arduino串口中斷的也是找了一段時間沒結果，后來發現了Arduino沒有串口中斷這回事，但是卻機緣巧合的在main函數中找到了串口的端倪。
以下是Arduino中main函數的內容~

int main(void) {init();initVariant(); #if defined(USBCON)USBDevice.attach(); #endifsetup(); for (;;) {loop();if (serialEventRun) serialEventRun();} return 0; }

即是Arduino沒有串口中斷，但是卻用for循環來檢測串口事件，與loop函數在同個循環中，相當于loop函數運行一次順帶檢測一次串口事件。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Arduino成长日记6 - 中断机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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