中断服务程序(ISR)应遵循的高效原则

博客介绍用C语言编写中断服务程序(ISR)需遵循高效原则。包括中断函数代码要简洁,避免编写大量复杂代码;尽量不调用自定义函数和数学函数,必要时可让主程序完成复杂运算;还可在中断函数中调用宏,减少函数调用的压栈与出栈开销。

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用C语言编写中断服务程序(ISR)要遵循高效的原则:

 

  1. 中断函数代码应尽量简洁——一般不宜在中断函数内编写大量复杂冗长的代码;
  2. 应尽量避免在中断函数内调用其他自定义函数;
  3. 尽量避免在中断内调用数学函数——因为某些数学函数涉及相关的库函数调用和中间变量较多,可能出现交叉调用。在必须使用数学函数时,可考虑将复杂的数学函数运算任务交给主程序完成,中断函数通过全局变量引用其结果;
  4. 宏的定义与调用——在中断函数中调用宏,可减少在函数调用中压栈与出栈的开销。

 

### 单片机中断服务程序的设计原则 单片机中断服务程序(Interrupt Service Routine, ISR)是单片机响外部或内部事件时执行的一段特定代码。其设计需要遵循一定的原则,以确保系统的实时性、稳定性和效率[^1]。 #### 1. 确保中断处理的实时性 在多中断源的情况下,如果两个中断具有相同的优先级,一个中断正在执行时,另一个中断触发会被挂起,直到当前中断服务程序结束[^2]。因此,在设计中断服务程序时,尽量减少执行时间,避免长时间占用 CPU 资源,从而保证系统的实时响能力。 #### 2. 保护和恢复现场 在进入中断服务程序之前,必须保存当前的工作状态(即保护现场),包括通用寄存器、堆栈指针以及程序状态字(PSW)等内容。这通常通过将这些寄存器的内容压入堆栈来实现。在中断服务程序结束前,需要恢复这些寄存器的内容(即恢复现场),以便返回主程序后能够继续正常运行。 ```assembly ; 保护现场示例 PUSH R16 PUSH R17 IN R16, SREG PUSH R16 ; 恢复现场示例 POP R16 OUT SREG, R16 POP R17 POP R16 RETI ``` #### 3. 避免修改全局变量 如果在中断服务程序中需要修改某些全局变量,特别注意这些变量的初值是否需要保护。对于使用 C 语言编写的中断服务程序,编译器会自动处理部分现场保护工作,但仍需程序员手动管理可能被修改的全局变量[^3]。 #### 4. 编写高效中断服务程序 中断服务程序尽可能简洁高效,避免复杂的计算或长时间的操作。例如,可以仅在中断服务程序中记录事件的发生,并将具体的处理任务交由主程序完成。这样可以缩短中断服务程序的执行时间,提高系统的响速度[^1]。 ```c volatile uint8_t interrupt_flag = 0; void ISR_example(void) { interrupt_flag = 1; // 记录中断发生 return; } // 主程序中检查标志位并处理 if (interrupt_flag) { interrupt_flag = 0; // 执行具体处理逻辑 } ``` #### 5. 中断嵌套与优先级管理 在支持中断嵌套的系统中,高优先级中断可以在低优先级中断服务程序执行期间打断并插入执行。设计时需要考虑中断优先级的分配,确保关键任务能够及时响[^2]。 ### 示例代码中断服务程序设计 以下是一个简单的汇编语言中断服务程序设计示例: ```assembly ISR_START: PUSH R16 ; 保护寄存器 R16 IN R16, SREG ; 保存程序状态字 PUSH R16 ; 中断处理逻辑 LDI R16, 0x01 ; 设置某个标志位 OUT PORTB, R16 ; 输出到端口 B POP R16 ; 恢复程序状态字 OUT SREG, R16 POP R16 ; 恢复寄存器 R16 RETI ; 返回中断 ```
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