前言
中断是单片机非常重要的概念，类似于软件中回调的作用。前面几章我们都是主动驱动元器件工作，但如果单片机需要被动地去响应外部的信息时，中断的重要性就凸显出来了。从本章节开始，我们要开始直接操作中断相关的寄存器，由于偏底层，学起来可能没有之前几章那么轻松。
中断系统概述
中断涉及的概念比较多，先阐释如下：
- 轮询：依次询问每一个IO设备，如果检测到需要提供服务，立刻执行服务，再询问下一个设备。
- 适用场景：频繁需要服务的外设
- 特点
- 优点：实现简单
- 缺点：消耗大量CPU资源。慢速的IO交互无需大量频繁的检测。
- 中断：当外部设备需要服务时，CPU接收到中断请求，立刻停止当前程序，转而执行中断服务程序，执行结束后，回到原先处继续执行。
- 适用场景：慢速交互的情况
- 特点
- 优点：实时性高、即刻响应、节约CPU资源
- 缺点：实现稍复杂
- 中断源：发生中断的源头。传统51单片机中一般至少有5个基础的中断源（按自然优先级排列）。
- 外部中断0（
INT0） - 定时器0中断（
T0） - 外部中断1（
INT1） - 定时器1中断（
T1） - 串口中断（
UART）
- 外部中断0（
- 中断优先级：
- 自然优先级：当几个中断同时向CPU发出请求，CPU会根据中断自然优先级依次处理。
- 抢占优先级：当进入某个中断时，发生了优先级更高的中断，CPU会打断低优先级的中断，转而执行高优先级中断，形成中断嵌套。同级不会打断。传统51单片机只有2个优先级，设置寄存器
IP即可更改默认排序，一般保持默认即可。
- 中断嵌套：在执行中断服务函数的过程中，有优先级更高的中断发生，会暂停当前中断执行，转而执行更高级的中断程序。即形成嵌套。
- 中断请求：中断源向CPU申请中断。
- 中断响应：CPU接收到中断请求转去执行中断服务程序的行为。
- 中断服务程序：由开发者预先定义（关键字
interrupt+ 中断号），处理相应的中断事件。原则上，不要在中断中写任何阻塞程序，以保证其实时性。 - 中断号：是CPU进入对应中断服务程序的重要标志，不同的中断源对应不同的中断号。
- 中断返回：执行完对应中断服务程序后，返回中断点处继续往下执行。
- 中断点：主函数被中断的地方。
| 中断源 | 优先级 | 中断请求标志位 | 中断允许标志位 | 中断号 |
|---|---|---|---|---|
| I N T 0 ‾ \overline{INT0} INT0 | 0 | IE0 | EX0/EA | 0 |
| T 0 T0 T0 | 1 | TF0 | ET0/EA | 1 |
| I N T 1 ‾ \overline{INT1} INT1 | 2 | IE1 | EX1/EA | 2 |
| T 1 T1 T1 | 3 | TF1 | ET1/EA | 3 |
| U A R T UART UART | 4 | RI/TI | ES/EA | 4 |
| T 2 T2 T2 | 5 | TF2 | ET2/EXF2/EA | 5 |
| I N T 2 ‾ \overline{INT2} INT2 | 6 | IE2 | EX2/EA | 6 |
| I N T 3 ‾ \overline{INT3} INT3 | 7 | IE3 | EX3/EA | 7 |
注：T2定时器，外部中断INT2、INT3为STC89C52RC系列新增外设
以上那么多概念，其实都是很重要的，所以建议大家好好读一读，能对中断系统有一个总体的感知。虽然理论上，上述寄存器都会用到，但也没有必要强行记忆，多写两次，你就会看这些寄存器非常眼熟了，实在记不清也可以来我的博客再回忆一遍哈~
下面对中断系统做一个小结：
中断系统主要是解决高速CPU和慢速人机交互所造成的CPU资源浪费问题。适用于被动响应场景。试想，对于按键检测，如果将它放在循环里不断检测，人按下按键的过程至少是毫秒级别的，而等待按下的时间更是漫长，而此刻CPU已经循环检测了上万次，这显然是一种无意义的检测。
而这时中断的优势就体现出来了，将按键响应的代码放在中断服务函数里，只有当按键被按下时，才会执行。这样大大节约了CPU的资源。
那么我们怎么去利用中断呢，需要介绍以下几种寄存器。
寄存器说明
中断优先级寄存器（IP）
| 寄存器 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IP | - | - | PT2 | PS | PT1 | PX1 | PT0 | PX0 |
- 中断优先级寄存器（IP）：控制中断的抢占优先级。字节地址B8H。
- PX0：外部中断INT0中断优先级控制位，置1为高优先级，置0为低优先级。
- PT0：外部定时器T0中断优先级控制位
- PX1：外部中断INT1中断优先级控制位
- PT1：外部定时器T1中断优先级控制位
- PS：串口中断优先级控制位
- PT2：外部定时器T2中断优先级控制位（新增）
注：STC89C52单片机可以通过配置 IP寄存器和 IPH寄存器实现4个抢占优先级。详见芯片手册，本文不做介绍。
中断允许控制寄存器（IE）
| 寄存器 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IE | EA | - | ET2 | ES | ET1 | EX1 | ET0 | EX0 |
- 中断允许控制寄存器（IE）：控制中断的使能开关。字节地址A8H。
- EX0：外部中断INT0允许位，置1（高）开，置0（低）关。
- ET0：外部定时器T0允许位
- EX1：外部中断INT1允许位
- ET1：外部定时器T1允许位
- ES：串口中断允许位
- ET2：外部定时器T2允许位（新增）
- EA：关总中断允许位，是控制所有中断使能的总开关。
中断请求标志寄存器（TCON）
| 寄存器 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TCON | TF1 | TR1 | TF0 | TR0 | IE1 | IT1 | IE0 | IT0 |
- 中断请求标志寄存器（TCON）：设置中断的发生方式。字节地址88H。
- IT0：外部中断INT0的触发方式控制位，置0为低电平触发，置1为下降沿触发（常用）
- IE0：外部中断INT0的请求标志位，发生中断请求时，由硬件自动置1，响应后自动置0。
- IT1： 外部中断INT1的触发方式控制位 。
- IE1：外部中断INT1的请求标志位
- TR0：定时器T0的运行控制位，置1为开始运行，置0停止运行。
- TF0：定时器T0的溢出中断请求标志位，发生溢出中断请求时，硬件自动置1，响应后自动置0。
- TR1：定时器T1的运行控制位。
- TF1：定时器T1的溢出中断请求标志位。
外部中断配置
STM32系列单片机每个引脚都可以配置中断，而传统的51单片机只有2个引脚有外部中断（STC89C52单片机共有4个外部中断引脚，分别为P3.2–INT0、P3.3–INT1、P4.3–INT2、P4.2–INT3，其中，外部中断2和3的配置还需要用到XICON寄存器）。
了解了上述3个寄存器之后，配置引脚外部中断其实很简单。具体配置流程如下（以INT0为例）：
- 设置外部中断触发方式为下降沿触发
IT0 = 1; - 使能外部中断
EX0 = 1; - 打开关总中断
EA = 1;
软件实现
按键事件的外部中断实现
实验现象为，按下第四个独立按键（P3.3），第一个LED（P2.0）亮灭翻转。
delay.h
#ifndef _DELAY_H_
#define _DELAY_H_
#include <REGX52.H>
#define false 0
#define true 1
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
void delay_10us(u16);
void delay_ms(u16);
#endif
delay.c
#include "delay.h"
/**
** @brief 通用函数
** @author QIU
** @data 2023.08.23
**/
/*-------------------------------------------------------------------*/
/**
** @brief 延时函数(10us)
** @param t:0~65535，循环一次约10us
** @retval 无
**/
void delay_10us(u16 t){
while(t--);
}
/**
** @brief 延时函数（ms）
** @param t:0~65535,单位ms
** @retval 无
**/
void delay_ms(u16 t){
while(t--){
delay_10us(100);
}
}
interrupt.h
#ifndef __INTERRUPT_H__
#define __INTERRUPT_H__
#include "delay.h"
void INT0_init();
void INT1_init();
#endif
interrupt.c
#include "interrupt.h"
/**
** @brief 外部中断封装
** @author QIU
** @data 2023.08.23
**/
/*-------------------------------------------------------------------*/
/**
** @brief 配置外部中断0
** @param 无
** @retval 无
**/
void INT0_init(){
IT0 = 1; // 设置外部中断0触发方式，下降沿触发
EX0 = 1; // 使能外部中断0
EA = 1; // 使能总中断
}
/**
** @brief 配置外部中断1
** @param 无
** @retval 无
**/
void INT1_init(){
IT1 = 1; // 设置外部中断1触发方式，下降沿触发
EX1 = 1; // 使能外部中断1
EA = 1; // 使能总中断
}
// 外部中断0的中断服务程序模板
//void INT1_serve() interrupt 0{
// ;
//}
// 外部中断1的中断服务程序模板
//void INT1_serve() interrupt 2{
// ;
//}
main.c
#include "delay.h"
#include "interrupt.h"
/**
** @brief 以外部中断方式响应按键事件
** @author QIU
** @data 2023.08.31
**/
/*-------------------------------------------------------------------*/
// 定义引脚
sbit btn4 = P3^3;
sbit LED1 = P2^0;
void main(){
INT1_init();
while(1);
}
void INT1_serve() interrupt 2{
if(btn4 == 0){
delay_ms(10);
// 按下消抖
if(btn4 == 0){
LED1 = !LED1;
}
}
}
本例简单演示了如何使能外部中断，其意义在于，将慢速的按键响应放在中断中而非主程序中检测处理，这显然比轮询方法更加高效，节约了CPU的资源。
但与此同时，我们知道，在中断服务程序中不宜处理耗时的程序，这也是本例存在的缺陷，仅仅使用外部中断不能完美解决按键检测的问题，因为按键存在抖动这一客观事实。在下一个章节，我们将使用定时器完成按键消抖。它比延时函数更加优雅，且进一步提升由于延时所消耗的性能。
遇到的问题
- 如果使能中断就必须书写中断服务程序，并正确书写中断号。否则程序进入中断卡死。
- 开发板上
P3.2引脚为外部中断INT0，除了接独立按键，还接了红外接收装置，可能会产生串扰。建议查看开发板原理图。
总结
外部中断使得CPU可以免于无谓等待的消耗，从而集中处理更加重要事情上。单片机的性能得以充分利用。