一、中断处理：嵌入式系统的"心跳"机制
在嵌入式系统中，中断是硬件或软件触发的事件，会立即打断当前程序执行，转而执行特定的中断服务程序（ISR）。其核心作用是实现实时响应，例如按键按下、传感器数据到达、定时器超时等场景。重要性：
实时性：确保关键任务（如电机控制、通信协议）在严格时限内完成。
资源高效：通过中断触发而非轮询，降低CPU空耗。
系统稳定性：合理设计中断可避免死锁、优先级反转等问题。
二、中断的分类与区别
1. 硬件中断 vs 软件中断
特性
硬件中断
软件中断
触发方式
由外部硬件设备（如按键、定时器）触发
由程序指令（如系统调用）主动触发
响应速度
立即响应（优先级高）
需经过系统调度（优先级可控）
典型应用
外部事件响应（如UART数据到达）
系统服务调用（如文件读写）
三、中断处理流程解析
以STM32为例，中断处理步骤如下：
中断触发：外部事件（如定时器溢出）发送中断请求（IRQ）。
中断使能：在NVIC（嵌套向量中断控制器）中开启对应中断通道。
中断响应：CPU保存当前上下文（寄存器状态、程序计数器），跳转至中断向量表。
执行ISR：调用预定义的中断服务程序（如TIM2_IRQHandler）。
中断恢复：ISR执行完毕后，恢复上下文并返回主程序。
关键点：
中断嵌套：高优先级中断可打断低优先级ISR。
中断延迟：需通过优化代码（减少ISR执行时间）和合理分配优先级降低延迟。
四、面试高频问题与解答
Q1：如何避免中断死锁？
A：
遵循"中断中只做必要操作"原则（如标记标志位，不执行耗时操作）。
使用信号量或消息队列实现中断与任务间的同步。
Q2：中断优先级如何设置？
A：
关键外设（如ADC采样）设为高优先级。
系统级任务（如看门狗复位）优先级高于应用层。
Q3：为什么需要中断向量表？
A：
中断向量表存储了各中断对应的处理函数地址，确保CPU能快速定位并调用ISR。
五、实战案例：STM32定时器中断配置
// 初始化定时器TIM2，1秒中断
void TIM2_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef timInitStruct;
NVIC_InitTypeDef nvicInitStruct;
// 时钟配置（72MHz系统时钟）
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
// 定时器参数：1秒（ARR=72000）
timInitStruct.TIM_Prescaler = 71999;
timInitStruct.TIM_Period = 9999;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &timInitStruct);
// 中断配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// 使能定时器中断
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
明日预告：RTOS任务调度原理与实现（含优先级反转解决方案）