設置

對于本指南中的所有示例，將使用以下接線：

什么是中斷？

中斷是一個信號，告訴處理器立即停止其正在執(zhí)行的操作并處理一些高優(yōu)先級的處理。這種高優(yōu)先級處理稱為中斷處理程序。

中斷處理程序與任何其他void函數(shù)一樣。如果編寫一個并將其附加到中斷，則在觸發(fā)該中斷信號時將調(diào)用該中斷。當您從中斷處理程序返回時，處理器將返回以繼續(xù)之前的操作。

它們來自何處？

可以生成中斷

來自一個Arduino定時器的定時器中斷。

外部中斷由于外部中斷引腳之一的狀態(tài)改變而引起的外部中斷。

Pin-change中斷是由于一組引腳中任何一個引腳的狀態(tài)改變。

它們有什么用？

使用中斷，您無需編寫循環(huán)代碼即可連續(xù)檢查高優(yōu)先級中斷條件。您不必擔心由于長時間運行的子例程而反應遲鈍或錯過了按鍵操作。

當中斷發(fā)生時，處理器將自動停止正在執(zhí)行的操作并調(diào)用中斷處理程序。您只需編寫代碼以響應中斷。

定時器中斷

請勿致電給我們，我們會打電話給您

在本系列的第1部分中，我們學習了如何使用millis（）進行計時。但是為了進行這項工作，我們每次都要在循環(huán)中調(diào)用millis（）來查看是否該做某事了。一毫秒多次調(diào)用millis（）只是發(fā)現(xiàn)時間沒有改變，這是一種浪費。如果只需要每毫秒檢查一次，那會不會很好？

計時器和計時器中斷讓我們可以做到這一點。我們可以設置一個計時器來每毫秒中斷一次。計時器實際上會打電話給我們，讓我們知道現(xiàn)在該檢查時鐘了！

Arduino計時器

Arduino Uno有3個計時器：Timer0，Timer1和Timer2。已經(jīng)將Timer0設置為生成毫秒中斷，以更新millis（）報告的毫秒計數(shù)器。既然這就是我們要尋找的東西，我們也將得到Timer0來為我們生成一個中斷！

頻率和計數(shù)

定時器是簡單的計數(shù)器，它們以從16MHz系統(tǒng)時鐘。您可以配置時鐘分頻器以更改頻率和各種不同的計數(shù)模式。您還可以將它們配置為在計時器達到特定計數(shù)時生成中斷。

Timer0是8位，從0到255計數(shù)，并在溢出時生成中斷。默認情況下，它使用64的時鐘分頻比為我們提供976.5625 Hz的中斷率（就我們的目的而言，足夠接近1KHz）。我們不會弄亂Timer0的頻率，因為那樣會破壞breakmillis（）！

比較寄存器

Arduino定時器具有許多配置寄存器。可以使用Arduino IDE中定義的特殊符號來讀取或?qū)懭脒@些符號。 有關所有這些寄存器及其功能的詳細說明，請參見下面的“ 進一步閱讀”中的鏈接。

我們將建立一個《計時器0的strong》比較寄存器（該寄存器稱為OCR0A），在該計數(shù)中間的某個位置產(chǎn)生另一個中斷。在每次滴答時，計時器計數(shù)器都會與比較寄存器進行比較，并且當它們相等時，將產(chǎn)生一個中斷。

只要計數(shù)器值超過0xAF，下面的代碼就會產(chǎn)生一個“ TIMER0_COMPA”中斷。

下載：文件

復制代碼

// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere

// in the middle and call the “Compare A” function below

OCR0A = 0xAF;

TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）; // Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere

// in the middle and call the “Compare A” function below

OCR0A = 0xAF;

TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;

然后，我們將為定時器中斷向量（稱為“ TIMER0_COMPA_vect”）定義一個中斷處理程序。在此中斷處理程序中，我們將完成循環(huán)中所有的工作。

下載：文件

復制代碼

// Interrupt is called once a millisecond，

SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）

{

unsigned long currentMillis = millis（）;

sweeper1.Update（currentMillis）;

//if（digitalRead（2） == HIGH）

{

sweeper2.Update（currentMillis）;

led1.Update（currentMillis）;

}

led2.Update（currentMillis）;

led3.Update（currentMillis）;

} // Interrupt is called once a millisecond，

SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）

{

unsigned long currentMillis = millis（）;

sweeper1.Update（currentMillis）;

//if（digitalRead（2） == HIGH）

{

sweeper2.Update（currentMillis）;

led1.Update（currentMillis）;

}

led2.Update（currentMillis）;

led3.Update（currentMillis）;

}

這給我們留下了一個完全空的循環(huán)。

下載：文件

復制代碼

void loop（）

{

} void loop（）

{

}

您現(xiàn)在可以在循環(huán)中做任何您想做的事情。您甚至可以decade廢并使用delay（）！閃光燈和掃地機將不在乎。無論如何，它們?nèi)匀粫亢撩氡徽{(diào)用一次！

進一步閱讀：

這只是計時器可以執(zhí)行的簡單示例。有關不同類型的計時器及其配置方式的更多詳細信息，請查看“庫和鏈接”頁面。

源代碼：

以下是整個代碼，包括閃光燈和掃地機：

下載：文件

復制代碼

#include

class Flasher

{

// Class Member Variables

// These are initialized at startup

int ledPin; // the number of the LED pin

long OnTime; // milliseconds of on-time

long OffTime; // milliseconds of off-time

// These maintain the current state

int ledState; // ledState used to set the LED

unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated

// Constructor - creates a Flasher

// and initializes the member variables and state

public：

Flasher（int pin， long on， long off）

{

ledPin = pin;

pinMode（ledPin， OUTPUT）;

OnTime = on;

OffTime = off;

ledState = LOW;

previousMillis = 0;

}

void Update（unsigned long currentMillis）

{

if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））

{

ledState = LOW; // Turn it off

previousMillis = currentMillis; // Remember the time

digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED

}

else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））

{

ledState = HIGH; // turn it on

previousMillis = currentMillis; // Remember the time

digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED

}

}

};

class Sweeper

{

Servo servo; // the servo

int pos; // current servo position

int increment; // increment to move for each interval

int updateInterval; // interval between updates

unsigned long lastUpdate; // last update of position

public：

Sweeper（int interval）

{

updateInterval = interval;

increment = 1;

}

void Attach（int pin）

{

servo.attach（pin）;

}

void Detach（）

{

servo.detach（）;

}

void Update（unsigned long currentMillis）

{

if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update

{

lastUpdate = millis（）;

pos += increment;

servo.write（pos）;

if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep

{

// reverse direction

increment = -increment;

}

}

}

};

Flasher led1（11， 123， 400）;

Flasher led2（12， 350， 350）;

Flasher led3（13， 200， 222）;

Sweeper sweeper1（25）;

Sweeper sweeper2（35）;

void setup（）

{

sweeper1.Attach（9）;

sweeper2.Attach（10）;

// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere

// in the middle and call the “Compare A” function below

OCR0A = 0xAF;

TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;

}

// Interrupt is called once a millisecond， to update the LEDs

// Sweeper2 s not updated if the button on digital 2 is pressed.

SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）

{

unsigned long currentMillis = millis（）;

sweeper1.Update（currentMillis）;

if（digitalRead（2） == HIGH）

{

sweeper2.Update（currentMillis）;

led1.Update（currentMillis）;

}

led2.Update（currentMillis）;

led3.Update（currentMillis）;

}

void loop（）

{

} #include

class Flasher

{

// Class Member Variables

// These are initialized at startup

int ledPin; // the number of the LED pin

long OnTime; // milliseconds of on-time

long OffTime; // milliseconds of off-time

// These maintain the current state

int ledState; // ledState used to set the LED

unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated

// Constructor - creates a Flasher

// and initializes the member variables and state

public：

Flasher（int pin， long on， long off）

{

ledPin = pin;

pinMode（ledPin， OUTPUT）;

OnTime = on;

OffTime = off;

ledState = LOW;

previousMillis = 0;

}

void Update（unsigned long currentMillis）

{

if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））

{

ledState = LOW; // Turn it off

previousMillis = currentMillis; // Remember the time

digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED

}

else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））

{

ledState = HIGH; // turn it on

previousMillis = currentMillis; // Remember the time

digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED

}

}

};

class Sweeper

{

Servo servo; // the servo

int pos; // current servo position

int increment; // increment to move for each interval

int updateInterval; // interval between updates

unsigned long lastUpdate; // last update of position

public：

Sweeper（int interval）

{

updateInterval = interval;

increment = 1;

}

void Attach（int pin）

{

servo.attach（pin）;

}

void Detach（）

{

servo.detach（）;

}

void Update（unsigned long currentMillis）

{

if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update

{

lastUpdate = millis（）;

pos += increment;

servo.write（pos）;

if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep

{

// reverse direction

increment = -increment;

}

}

}

};

Flasher led1（11， 123， 400）;

Flasher led2（12， 350， 350）;

Flasher led3（13， 200， 222）;

Sweeper sweeper1（25）;

Sweeper sweeper2（35）;

void setup（）

{

sweeper1.Attach（9）;

sweeper2.Attach（10）;

// Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere

// in the middle and call the “Compare A” function below

OCR0A = 0xAF;

TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;

}

// Interrupt is called once a millisecond， to update the LEDs

// Sweeper2 s not updated if the button on digital 2 is pressed.

SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）

{

unsigned long currentMillis = millis（）;

sweeper1.Update（currentMillis）;

if（digitalRead（2） == HIGH）

{

sweeper2.Update（currentMillis）;

led1.Update（currentMillis）;

}

led2.Update（currentMillis）;

led3.Update（currentMillis）;

}

void loop（）

{

}

外部中斷

最好是退出循環(huán)

與定時器中斷不同的是，外部事件會觸發(fā)外部中斷。例如，當按下按鈕或從旋轉(zhuǎn)編碼器接收到脈沖時。但是，就像計時器中斷一樣，您不需要繼續(xù)輪詢GPIO引腳以進行更改。

Arduino UNO有2個外部中斷引腳。在此示例中，我們將按鈕附加到其中一個按鈕，并使用它來重置我們的清掃器。首先，在我們的清除程序類中添加一個“ reset（）”函數(shù)。 reset（）函數(shù)將位置設置為0，并立即將伺服器放置在此處：

下載：文件

復制代碼

void reset（）

{

pos = 0;

servo.write（pos）;

increment = abs（increment）;

} void reset（）

{

pos = 0;

servo.write（pos）;

increment = abs（increment）;

}

接下來，我們將添加對AttachInterrupt（）的調(diào)用以連接外部中斷

在UNO上，中斷0與數(shù)字引腳2相關聯(lián)。我們告訴它在該引腳上尋找信號的“ FALLING”沿。當按下按鈕時，信號從HIGH降到LOW，并調(diào)用“重置”中斷處理程序。

下載：文件

復制代碼

pinMode（2， INPUT_PULLUP）;

attachInterrupt（0， Reset， FALLING）; pinMode（2， INPUT_PULLUP）;

attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;

這是“重置”中斷處理程序。它僅調(diào)用清除程序重置功能：

下載：文件

復制代碼

void Reset（）

{

sweeper1.reset（）;

sweeper2.reset（）;

} void Reset（）

{

sweeper1.reset（）;

sweeper2.reset（）;

}

現(xiàn)在，每當您按下按鈕時，伺服器就會停止其正在執(zhí)行的操作，并立即尋找到零位置。

源代碼：

這是帶有計時器和外部中斷的完整草圖：

下載：文件

復制代碼

#include

class Flasher

{

// Class Member Variables

// These are initialized at startup

int ledPin; // the number of the LED pin

long OnTime; // milliseconds of on-time

long OffTime; // milliseconds of off-time

// These maintain the current state

volatile int ledState; // ledState used to set the LED

volatile unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated

// Constructor - creates a Flasher

// and initializes the member variables and state

public：

Flasher（int pin， long on， long off）

{

ledPin = pin;

pinMode（ledPin， OUTPUT）;

OnTime = on;

OffTime = off;

ledState = LOW;

previousMillis = 0;

}

void Update（unsigned long currentMillis）

{

if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））

{

ledState = LOW; // Turn it off

previousMillis = currentMillis; // Remember the time

digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED

}

else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））

{

ledState = HIGH; // turn it on

previousMillis = currentMillis; // Remember the time

digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED

}

}

};

class Sweeper

{

Servo servo; // the servo

int updateInterval; // interval between updates

volatile int pos; // current servo position

volatile unsigned long lastUpdate; // last update of position

volatile int increment; // increment to move for each interval

public：

Sweeper（int interval）

{

updateInterval = interval;

increment = 1;

}

void Attach（int pin）

{

servo.attach（pin）;

}

void Detach（）

{

servo.detach（）;

}

void reset（）

{

pos = 0;

servo.write（pos）;

increment = abs（increment）;

}

void Update（unsigned long currentMillis）

{

if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update

{

lastUpdate = currentMillis;

pos += increment;

servo.write（pos）;

if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep

{

// reverse direction

increment = -increment;

}

}

}

};

Flasher led1（11， 123， 400）;

Flasher led2（12， 350， 350）;

Flasher led3（13， 200， 222）;

Sweeper sweeper1（25）;

Sweeper sweeper2（35）;

void setup（）

{

sweeper1.Attach（9）;

sweeper2.Attach（10）;

// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere

// in the middle and call the “Compare A” function below

OCR0A = 0xAF;

TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;

pinMode（2， INPUT_PULLUP）;

attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;

}

void Reset（）

{

sweeper1.reset（）;

sweeper2.reset（）;

}

// Interrupt is called once a millisecond，

SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）

{

unsigned long currentMillis = millis（）;

sweeper1.Update（currentMillis）;

//if（digitalRead（2） == HIGH）

{

sweeper2.Update（currentMillis）;

led1.Update（currentMillis）;

}

led2.Update（currentMillis）;

led3.Update（currentMillis）;

}

void loop（）

{

} #include

class Flasher

{

// Class Member Variables

// These are initialized at startup

int ledPin; // the number of the LED pin

long OnTime; // milliseconds of on-time

long OffTime; // milliseconds of off-time

// These maintain the current state

volatile int ledState; // ledState used to set the LED

volatile unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated

// Constructor - creates a Flasher

// and initializes the member variables and state

public：

Flasher（int pin， long on， long off）

{

ledPin = pin;

pinMode（ledPin， OUTPUT）;

OnTime = on;

OffTime = off;

ledState = LOW;

previousMillis = 0;

}

void Update（unsigned long currentMillis）

{

if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））

{

ledState = LOW; // Turn it off

previousMillis = currentMillis; // Remember the time

digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED

}

else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））

{

ledState = HIGH; // turn it on

previousMillis = currentMillis; // Remember the time

digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED

}

}

};

class Sweeper

{

Servo servo; // the servo

int updateInterval; // interval between updates

volatile int pos; // current servo position

volatile unsigned long lastUpdate; // last update of position

volatile int increment; // increment to move for each interval

public：

Sweeper（int interval）

{

updateInterval = interval;

increment = 1;

}

void Attach（int pin）

{

servo.attach（pin）;

}

void Detach（）

{

servo.detach（）;

}

void reset（）

{

pos = 0;

servo.write（pos）;

increment = abs（increment）;

}

void Update（unsigned long currentMillis）

{

if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update

{

lastUpdate = currentMillis;

pos += increment;

servo.write（pos）;

if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep

{

// reverse direction

increment = -increment;

}

}

}

};

Flasher led1（11， 123， 400）;

Flasher led2（12， 350， 350）;

Flasher led3（13， 200， 222）;

Sweeper sweeper1（25）;

Sweeper sweeper2（35）;

void setup（）

{

sweeper1.Attach（9）;

sweeper2.Attach（10）;

// Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere

// in the middle and call the “Compare A” function below

OCR0A = 0xAF;

TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;

pinMode（2， INPUT_PULLUP）;

attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;

}

void Reset（）

{

sweeper1.reset（）;

sweeper2.reset（）;

}

// Interrupt is called once a millisecond，

SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）

{

unsigned long currentMillis = millis（）;

sweeper1.Update（currentMillis）;

//if（digitalRead（2） == HIGH）

{

sweeper2.Update（currentMillis）;

led1.Update（currentMillis）;

}

led2.Update（currentMillis）;

led3.Update（currentMillis）;

}

void loop（）

{

}

庫和鏈接

有關計時器的更多信息

可以將計時器配置為以各種頻率運行并以不同的模式運行。除了產(chǎn)生中斷，它們還用于控制PWM引腳。以下鏈接是了解如何配置和使用計時器的出色資源：

Arduino PWM的機密

計時器/PWM速查表

計時器庫

網(wǎng)上有許多Arduino``計時器‘’庫可用與本系列第1部分中所做的一樣，許多人僅監(jiān)視millis（）并要求進行持續(xù)輪詢。但是實際上有一些配置可以讓您配置定時器以生成中斷。

Paul Stoffregan出色的TimerOne和TimerThree庫處理了許多定時器中斷配置的低級細節(jié)。 （請注意，TimerThree不適用于UNO。它可以與Leonardo，Mega和某些Teensy板一起使用）

TimerOne和Timer 3庫

引腳更改中斷

對于2個不足的情況

Arduino UNO只有2個外部中斷引腳。但是，如果您需要兩個以上的中斷，該怎么辦？幸運的是，Arduino UNO在所有引腳上都支持“引腳更改”中斷。

引腳更改中斷類似于外部中斷。區(qū)別在于，在8個相關引腳中的任何一個引腳上都會因狀態(tài)變化而產(chǎn)生一個中斷。這些操作要稍微復雜一點，因為您必須跟蹤所有8個引腳的最后一個已知狀態(tài)，以找出8個引腳中的哪個導致了中斷。

Arduino Playground的PinChangeInt庫實現(xiàn)了一個方便的引腳更改中斷接口：http：//playground.arduino.cc/Main/PinChangeInt

PinChangeInt庫

計時器和中斷禮儀

中斷就像超市的快速通道。考慮周全，將其保持在10件以下，一切都會順利進行。

如果一切都是高水平的，那么沒有什么是高度優(yōu)先的。

中斷處理程序應僅用于處理高優(yōu)先級，對時間敏感的事件。請記住，在中斷處理程序中時，禁用了中斷。如果您嘗試在中斷級別執(zhí)行過多操作，則會降低對其他中斷的響應。

一次僅一個中斷。

ISR，中斷被禁用。這有兩個非常重要的含義：

在ISR中完成的工作應保持簡短，以免丟失任何中斷。

在ISR中的代碼不應調(diào)用任何需要激活中斷（例如delay（）或使用i2c總線的任何中斷）。這將導致程序掛起。

將冗長的處理推遲到循環(huán)中。

如果您需要進行大量處理以響應中斷，請使用中斷處理程序僅執(zhí)行必要的操作，然后設置易失性狀態(tài)變量（參見下文）以指示需要進一步處理。當您從循環(huán)中調(diào)用更新功能時，請檢查狀態(tài)變量以查看是否需要任何后續(xù)處理。

重新配置計時器之前需要檢查 《計時器是一種有限的資源。 UNO上只有3個，它們用于許多用途。如果您弄亂了計時器配置，則其他某些功能可能不再起作用。例如，在Arduino UNO上：

Timer0 -用于引腳5和6上的millis（），micros（），delay（）和PWM

》

Timer1 -用于Servos，WaveHC庫和引腳9和10上的PWM

Timer2 -由Tone和PWM引腳上使用11＆13

安全共享數(shù)據(jù)

因為中斷將暫停，無論處理器正在處理該中斷如何，我們必須小心在中斷處理程序和循環(huán)中的代碼之間共享數(shù)據(jù)。

易失性變量

有時，編譯器會嘗試優(yōu)化代碼以提高速度。有時，這些優(yōu)化會將常用變量的副本保留在寄存器中以便快速訪問。問題是，如果這些變量之一在中斷處理程序和循環(huán)代碼之間共享，則其中一個變量最終可能會查看陳舊的副本而不是真實的副本。將變量標記為易失性會告訴編譯器不要對優(yōu)化進行潛在的危險操作。

保護較大的變量

Evan標記變量 volatile 是不夠的如果它的變量大于整數(shù)（例如字符串，數(shù)組，結構等）。較大的變量需要幾個指令周期來更新，并且如果在更新的中間發(fā)生中斷，則數(shù)據(jù)可能會被破壞。如果您具有與中斷處理程序共享的較大變量或結構，則在從循環(huán)中更新中斷時應禁用中斷。 （默認情況下，已在中斷處理程序中禁用了中斷。）
責任編輯：wv