Arduino 中斷

中斷（interrupt）停止Arduino的當前工作，以便可以完成一些其他工作。

假設你坐在家里和別人聊天。突然電話響了。你停止聊天，拿起電話與來電者通話。當你完成電話交談后，你回去和電話響之前的那個人聊天。

同樣，你可以把主程序想象成是與某人聊天，電話鈴聲使你停止聊天。中斷服務程序是在電話上通話的過程。當通話結(jié)束后，你回到你聊天的主程序。這個例子準確地解釋了中斷如何使處理器執(zhí)行操作。

主程序在電路中運行并執(zhí)行一些功能。但是，當發(fā)生中斷時，主程序在另一個程序執(zhí)行時停止。當這個程序結(jié)束時，處理器再次返回主程序。

重要特征

這里有一些關(guān)于中斷的重要特征：

• 中斷可以來自各種來源。在這種情況下，我們使用的是由數(shù)字引腳上的狀態(tài)改變觸發(fā)的硬件中斷。

• 大多數(shù)Arduino設計有兩個硬件中斷（稱為“interrupt0”和“interrupt1”）分別硬連接到數(shù)字I/O引腳2和3。

• Arduino Mega有六個硬件中斷，包括引腳21，20，19和18上的附加中斷（“interrupt2”到“interrupt5”）。

• 你可以使用稱為“中斷服務程序”（Interrupt Service Routine，通常稱為ISR）的特殊函數(shù)來定義程序。

• 你可以定義該程序并指定上升沿，下降沿或兩者的條件。在這些特定條件下，將處理中斷。

• 每次在輸入引腳上發(fā)生事件時，都可以自動執(zhí)行該函數(shù)。

中斷類型

有兩種類型的中斷：

• 硬件中斷 - 它們響應外部事件而發(fā)生，例如外部中斷引腳變?yōu)楦唠娖交虻碗娖健?/span>

• 軟件中斷 - 它們響應于在軟件中發(fā)送的指令而發(fā)生。“Arduino語言”支持的唯一類型的中斷是attachInterrupt()函數(shù)。

在Arduino中使用中斷

中斷在 Arduino 程序中非常有用，因為它有助于解決時序問題。中斷的良好應用是讀取旋轉(zhuǎn)編碼器或觀察用戶輸入。一般情況下，ISR 應盡可能短且快。如果你的草圖使用多個 ISR，則一次只能運行一個。其他中斷將在當前完成之后執(zhí)行，其順序取決于它們的優(yōu)先級。

通常，全局變量用于在 ISR 和主程序之間傳遞數(shù)據(jù)。為了確保在 ISR 和主程序之間共享的變量正確更新，請將它們聲明為 volatile。

Arduino 中主要有時鐘中斷和外部中斷，本文所說的中斷指的是外部中斷。Arduino 中的外部中斷通常是由Pin 口（數(shù)字 Pin 口,不是模擬口）電平改變觸發(fā)的。每種型號的 Arduino 版都有數(shù)個 Pin 口可以用來注冊中斷，具體如下:

注冊中斷主要是通過? attachInterrupt() ?函數(shù)實現(xiàn)的，其原型為：

void attachInterrupt(uint8_t interruptNum, void (*userFunc)(void), int mode);

1. 第一個參數(shù)為中斷號，Arduino上每個可以注冊中斷的Pin口都會被分配一個中斷號，這里需要傳入的是中斷號而不是Pin口號。但是不同的Arduino開發(fā)板上面的中斷號分配并不完全一樣。各個開發(fā)板的Pin口號和中斷號對應關(guān)系如下：
   

   開發(fā)板	中斷號0	中斷號1	中斷號2	中斷號3	中斷號4	中斷號5
   Uno, Ethernet	PIN 2	PIN 3
   Mega2560	PIN 2	PIN 3	PIN 21	PIN 20	PIN 19	PIN 18
   基于32u4的開發(fā)板 如 Leonardo, Micro	PIN 3	PIN 2	PIN 0	PIN 1	PIN 7

   從上表中可以看出同一個 Pin 口在不同的開發(fā)板上可能會有不同的中斷號，這勢必會影響程序的可移植性。幸運的是，Arduino 還提供了另一個函數(shù) digitalPinToInterrupt(int)。從名字就能看出，這個函數(shù)能輸入 Pin 口號并輸出對應的中斷號。需要注意的是，輸入的 Pin 口號需要在上述的支持列表當中。所以，Arduino 官方推薦我們使用 

   attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), ISR, mode); 

   這種方式來注冊中斷號。
   
2. 第二個參數(shù)是中斷服務例程(ISR)的函數(shù)指針，在 C/C++ 中直接寫該函數(shù)的函數(shù)名即可。在觸發(fā)時，該函數(shù)將會被調(diào)用。該函數(shù)必須沒有任何的參數(shù)也沒有任何的返回值。
3. 第三個參數(shù)是中斷觸發(fā)條件，由幾個可選的值：
   LOW 當中斷所在 Pin 口處于低電平時觸發(fā)
   CHANGE 當中斷所在 Pin口電平改變時觸發(fā)
   RISING 當中斷所在Pin口從低電平變?yōu)楦唠娖?上升沿)時觸發(fā)
   FALLING 當中斷所在Pin口從高電平變?yōu)榈碗娖?下降沿)時觸發(fā)
   對于 Due,Zero 和 MKR1000開發(fā)板，還有一個 HIGH 表示當中斷所在 Pin 口處于高電平時觸發(fā)

示例

int pin = 2; //define interrupt pin to 2
volatile int state = LOW; // To make sure variables shared between an ISR
//the main program are updated correctly,declare them as volatile.

void setup() {
   pinMode(13, OUTPUT); //set pin 13 as output
   attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), blink, CHANGE);
   //interrupt at pin 2 blink ISR when pin to change the value
} 
void loop() { 
   digitalWrite(13, state); //pin 13 equal the state value
} 

void blink() { 
   //ISR function
   state = !state; //toggle the state when the interrupt occurs
}

attachInterrupt語句語法

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin),ISR,mode);//recommended for arduino board
attachInterrupt(pin, ISR, mode) ; //recommended Arduino Due, Zero only
//argument pin: the pin number
//argument ISR: the ISR to call when the interrupt occurs; 
   //this function must take no parameters and return nothing. 
   //This function is sometimes referred to as an interrupt service routine.
//argument mode: defines when the interrupt should be triggered.

在 Arduino 中使用中斷需要注意的問題

1. 由于中斷會打斷正常代碼的運行，因此 ISR 的應該盡可能快地執(zhí)行完畢。
2. 在 ISR 中修改的全局變量要用 volatile 修飾符修飾以防止編譯器優(yōu)化
3. 在 ISR 中不能使用其他用中斷實現(xiàn)的函數(shù)，如 millis() delay() 等。延時可以使用  delayMicroseconds()，它不是用中斷實現(xiàn)的。