1. 中断系统概述

中断这玩意儿，说白了就是CPU干活干到一半，突然被一个紧急事件叫停，转去处理那个事件，处理完再回来接着干。我刚开始学单片机时，总觉得中断很神秘，后来才发现——它就是嵌入式系统的灵魂。

1.1 中断的概念

中断的本质是什么？我习惯用一个比喻来解释：你正在写代码，突然电话响了。你停下手中的活，接电话，处理完，挂断，继续写代码。这个电话就是中断源，接电话的过程就是中断响应。

在单片机里，中断源可以是外部引脚电平变化、定时器溢出、串口收到数据、ADC转换完成等等。每个中断源都有一个唯一的中断号，CPU通过中断向量表找到对应的处理函数。

1.2 中断的作用

中断到底解决了什么问题？你想想看，如果没有中断，CPU就得不停地去查某个事件有没有发生——这叫轮询。轮询的坏处很明显：CPU大部分时间都在空转，浪费功耗，而且响应不及时。

中断带来的好处，我总结为三点：

• 实时响应：事件一来，CPU立刻响应，延迟可控。比如按键按下，中断方式能在微秒级响应，轮询可能得等几十毫秒。
• 资源解放：CPU不用一直盯着某个外设，可以去做其他事。说白了就是提高了CPU利用率。
• 低功耗：这是我最看重的。没有中断时，CPU可以进入睡眠模式，等中断唤醒。我在做电池供电产品时，全靠中断来省电。

1.3 中断的优先级与嵌套

多个中断同时来了怎么办？谁先处理？这就涉及到优先级。每个中断源都有一个优先级，数值越小优先级越高（具体看芯片手册）。

中断嵌套，就是高优先级中断可以打断低优先级中断的处理。举个例子：

// 伪代码示意中断嵌套流程
1. CPU正在执行主循环
2. 定时器中断发生（优先级2）→ CPU进入定时器ISR
3. 定时器ISR执行到一半，外部中断发生（优先级1）
4. CPU暂停定时器ISR，进入外部中断ISR
5. 外部中断ISR执行完毕，返回定时器ISR
6. 定时器ISR执行完毕，返回主循环

嗯，这里要注意：不是所有单片机都支持硬件中断嵌套。有些低端MCU只有两级优先级，不支持嵌套。我在项目中吃过这个亏——以为能嵌套，结果高优先级中断被低优先级阻塞了。

特性	轮询方式	中断方式
CPU利用率	低（大量空转）	高（有事才处理）
响应延迟	不可控（取决于轮询周期）	可控（微秒级）
功耗	高（CPU持续运行）	低（可进入睡眠）
编程复杂度	简单	中等（需处理共享数据保护）
适用场景	低速、非实时任务	高速、实时性要求高的任务

1.4 中断系统知识结构

我把中断系统的核心逻辑画成了一张图，方便你理解整体脉络：

1.5 中断优先级分配实战建议

优先级怎么分配？我有一套自己的原则：

1. 时间敏感的中断优先级最高——比如电机控制中的PWM中断，错过一个周期电机就抖了。
2. 数据量小的中断优先级次之——比如外部按键中断，处理快，不会阻塞太久。
3. 数据量大但可以缓冲的中断优先级最低——比如串口接收，有FIFO撑着，晚一点处理没关系。

1.6 中断嵌套的陷阱

中断嵌套听起来很美好，但实际用起来坑不少。我踩过最深的坑是——嵌套导致栈溢出。单片机的中断栈通常只有几十到几百字节，嵌套层数一多，栈就爆了。

举个例子：

// 中断嵌套导致栈溢出示例
void TIM2_IRQHandler(void) {  // 优先级2
    // 处理定时器中断
    // 执行过程中，外部中断来了
    // CPU保存现场，进入EXTI_IRQHandler
    // 如果EXTI_IRQHandler又嵌套了其他中断...
    // 栈空间被层层消耗，最终溢出
}

void EXTI_IRQHandler(void) {  // 优先级1
    // 处理外部中断
}