从多个方面详细阐述Arduino 中断

一、中断的基础知识

1. 中断定义：中断是一种计算机系统通信方式，允许计算机处理多个任务并响应外部事件（如硬件终端、软件信号和外部设备的请求等）。

2. 中断的分类: 体外中断和软件中断。硬件中断来源于外部电路的特殊信号，而软件中断的来源是程序中定义的需要暂停处理并处理其他东西的信号。

3. 中断服务函数：中断发生后，处理器将立即暂停当前正在执行的程序并转到中断服务程序。中断服务程序完成后，控制权返回到中断发生时的点。

二、Arduino 中断的应用

1. Arduino 上常用的中断类型

// Attach an interrupt to digital pin 2. Digital pin 2 is the interrupt number!
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), myInterruptFunction, CHANGE); 

其中的digitalPinToInterrupt()函数是将Arduino的数字引脚转换为对应引脚的中断号。

2. 在Arduino 中断代码中的预处理器：

当代码运行到预处理器是检测引脚电平状态的函数实现时，中断函数将被调用。可以在中断函数中执行相关的任务。

#define pin 2

void setup() {
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), ISR_example, CHANGE);
}

void ISR_example() {
  digitalWrite(13, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(13, LOW);
}

void loop() {
  // Create a loop to continuously check for the presence of objects, etc.
}

三、Arduino 中断的共享数据

1. 在中断服务程序中使用共享变量：

有时，在中断服务程序和主循环之间需要共享数据，例如，用于记录推动按钮的总次数。为了确保共享变量的完整性，需要在访问其时使用关中断函数。

 int buttonPushes = 0;
 const byte pushButton = 2;
 int state = LOW;
 unsigned long previousMillis = 0;
 int interval = 1000;

 void setup() {
   pinMode(pushButton, INPUT);
   attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), buttonISR, RISING);
 }
 
 void loop() {
   unsigned long currentMillis = millis();
   if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
     previousMillis = currentMillis;
     Serial.println(buttonPushes);
   }
 }

 void buttonISR() {
   noInterrupts();
   state = digitalRead(pushButton);
   if (state == HIGH) {
     buttonPushes++;
   }
   interrupts();
 }
 

2. 在主程序中使用共享变量:

在进行I\O操作时，可能需要在主程序中访问中断服务程序中更新的共享变量。在使用共享变量时，请使用临界段代码（关中断/开中断）。

volatile int buttonPushes = 0;

void setup() {
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), ISR_example, FALLING);
}

void ISR_example() {
  buttonPushes++;
}

void loop() {
  noInterrupts();
  int localButtonPushes = buttonPushes;
  interrupts();
  Serial.println(localButtonPushes);
}
 

四、中断 vs 轮询

中断和轮询都是可以在Arduino中检测IO事件的方法。轮询要求程序不断地检查一个设备，而中断则可以在发生I\O事件后自动触发。中断通常比轮询处理相同的任务更有效率。但是，中断不允许程序及时响应，而轮询可以允许程序及时响应，这取决于每个特定案例的需求。

五、总结

本文详细阐述了Arduino 中断的基础知识，应用方法和与轮询的比较，并提供相应的代码示例以方便使用者理解。希望本文能够帮助各位Arduino开发者更好地使用中断，在项目中应用中断的方法，提高开发效率。