Arduino UNO R3自学笔记18 之 Arduino的外部中断、定时中断介绍及应用

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前言：上篇写了为啥要用中断，这篇具体展开写Arduino中断相关的知识。

温习：单片机在执行程序时，发生一些其它紧急的事情，单片机将立即暂停当前程序，赶去处理中断程序，处理完中断程序后再返回刚才暂停处接着执行原来的程序。这个过程称之为中断。

举个通俗易懂的例子：当你在看电视的时候，突然电话响了，你去接电话。接完电话回来继续看电视，这就是一个中断过程。我们以此为例分析一下：

主进程：看电视；

中断触发源：电话响了；

中断服务子程序：接电话；

通过上述例子我们了解了一些术语，以及中断这个过程。

1.Arduino中断分类

总体来讲，根据触发源的不同，中断分为外部中断和定时中断。

外部中断：一般是单片机硬件IO产生，比如外接的按钮、编码器。键盘等输入设备。

定时中断：一般是定时器产生的中断，周期性发生的事情。

2.Arduino的外部中断

Arduino UNO R3并不是所有的引脚支持外部中断，只有特定的几个引脚支持，下面列出了具体情况。

Arduino板子型号	INT0	INT1	INT2	INT3	INT4	INT5
UNO	2	3	/	/	/	/
MEGA	2	3	21	20	19	18

需要注意的是INT0到INT5指的是其中断编号。

知道了产生中断的引脚，那怎么触发中断的呢？

Arduino 上支持下表中的四种中断触发方式：

模式名称	说明
LOW	电平触发，低电平触发。
CHANGE	电平变化触发，即由高变低、由低变高均可触发。
RISING	上升沿触发，即低电平变高电平触发。
FALLING	下降沿触发，即高电平变低电平触发。

有了前面的基础知识。我们就可以初始化配置中断了，首先，给出初始化配置函数，如下：

attachInterrupt( interrupt,function，mode)
功能：对中断引脚进行初始化配置。
参数：
● interrupt，中断编号，注意，这里的中断编号并不是引脚编号。
● function，中断服务子程序，当中断被触发后即会运行此函数名称所代表的中断服务子程序。
● mode，中断模式。

注意以下内容：

使用 attachInterrupt 函数时注意：

      ● 在中断函数中 delay 函数不能使用。
      ● 使用 millis 函数始终返回进入中断前的值。
      ● 读取串口数据的话，可能会丢失。
      ● 中断函数中使用的变量需要定义为 volatile 型。

detachInterrupt( interrupt)
功能：禁用外部中断。
参数：
interrupt，需要禁用的中断编号。

interrupts()和nolnterrupts()
interrupts 和 noInterrupts 函数在 Arduino 中负责打开和关闭总中断，函数无返回值，无参数。

以上简单介绍了中断的大多数知识。

3.Arduino的外部中断使用方法

对于Arduino使用外部中断一般相对比较容易，具体步骤如下：

在编程前确认以下内容：

确定需求，比如要用中断检测按钮按下，根据需求选择好外部中断的引脚、触发方式，比如选择2号引脚，上升沿触发。

编程步骤：

(1) 在setup函数第一句使用noInterrupts 函数关闭总中断；

void setup()
{  noInterrupts();//关所有中断，防止在初始化时被中断
}
void loop()
{}

(2) 初始化外部中断attachInterrupt( 0,function，RISING)；

void setup()
{  noInterrupts();//关所有中断，防止在初始化时被中断attachInterrupt( 0,function，RISING);//设置2号引脚上升沿触发，触发后执行function函数
}
void loop()
{}

(3) 在setup函数最后一句使用Interrupts 函数打开总中断；

void setup()
{  noInterrupts();//关所有中断，防止在初始化时被中断attachInterrupt( 0,function，RISING);//设置2号引脚上升沿触发，触发后执行function函数Interrupts();//开所有中断，准备进入程序运行模式
}
void loop()
{}

(4) 声明并编写中断服务子程序


void function();//声明函数，防止编译器报错
void setup()
{  noInterrupts();attachInterrupt( 0,function，RISING);Interrupts();
}
void loop()
{}
void function()//中断服务子程序
{
//此处执行你要干的事
}

这样程序框架就完成了，接下来将中断服务子程序函数补全即可。

4.Arduino的定时中断

在 Arduino Uno 中有三个定时器，他们分别被使用到以下官方函数和库中：

Timer0（8 位定时器）
- delay()
- delayMicroseconds()
- millis()
- micros()
Timer1（16 位定时器）
- 伺服电机库 Servo.h
Timer2（8 位定时器）
- tone()函数

各个定时器与引脚功能、软件库功能对应关系：

Timer0：D5/D6的PWM输出、delay()、millis()、delayMicroseconds()。
Timer1：D9/D10的PWM输出、舵机库Servo.h、TimerOne库。
Timer2：D3/D11的PWM输出、无源蜂鸣器的tone()、 MsTimer2库(三方库)。定时中断这部分内容，主要推荐使用MsTimer2第三方库，使用起来方便快捷,相关使用请看前面我写的这篇文章：

Arduino UNO R3自学笔记16 之 Arduino的定时器介绍及应用

5.总结

中断的使用和内容不止只有上述列出的，其它用法我们后续在具体案例中应用时再讲，同时也应该多多练习使用，推荐以下文章多多阅读学习。

关于此部分内容，可以阅读以下内容：
官方教程：https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/external-interrupts/attachinterrupt/
定时器和中断：https://www.robotshop.com/community/forum/t/arduino-101-timers-and-interrupts/13072
Arduino定时器和中断的使用：https://www.pipipi.net/1030.html
Timer2库文件：https://playground.arduino.cc/Main/FlexiTimer2/

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