STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器,广泛应用于各种嵌入式系统。中断是微控制器中非常重要的一个功能,它允许程序在执行过程中响应外部或内部事件,从而提高系统的实时性和效率。
一、中断的意义
中断机制使得微控制器能够在执行主程序的同时,及时处理各种紧急事件。当外部或内部事件发生时,中断控制器会根据优先级判断是否需要打断当前正在执行的程序,转而执行相应的中断服务程序。处理完中断事件后,系统会返回到被中断的程序继续执行。这样,主程序和中断服务程序之间实现了灵活的切换,提高了系统的响应速度和实时性。
二、中断的种类
STM32F103C8T6支持多种类型的中断,主要包括:
- 外部中断(EXTI):外部中断通常由外部信号触发,如按键、传感器等。STM32F103C8T6支持多达16个外部中断线,可以配置为上升沿、下降沿或双边沿触发。
- 定时器中断(TIM):定时器中断是由内部定时器产生的,可以按照设定的时间间隔触发中断。STM32F103C8T6内置了多个定时器,可用于实现定时、延时、PWM输出等功能。
- 串行通信中断(USART、I2C、SPI等):当串行通信接口接收到数据或发送缓冲区为空时,会触发相应的中断。这些中断使得微控制器能够及时处理串行通信数据,实现与其他设备的通信。
- ADC转换完成中断:当ADC完成一次模拟信号到数字信号的转换后,会触发中断。这使得微控制器能够及时获取模拟信号的值,并进行相应的处理。
- DMA传输完成中断:DMA(直接内存访问)可以在不占用CPU资源的情况下,实现内存与外设之间的数据传输。当DMA传输完成时,会触发中断,通知CPU进行处理。
三、中断的概念
- 中断优先级:STM32F103C8T6支持多级中断优先级,可以根据需要设置不同中断的优先级。优先级高的中断可以打断优先级低的中断,确保紧急事件得到及时处理。
- 中断向量表:中断向量表存储了各个中断服务程序的入口地址。当中断发生时,中断控制器会根据中断号在向量表中查找对应的服务程序入口地址,并跳转到该地址执行中断服务程序。
- 中断嵌套:当多个中断同时发生时,根据优先级判断哪个中断先被处理。在处理一个中断的过程中,如果发生了更高优先级的中断,那么当前中断会被打断,转而处理更高优先级的中断。这就是中断嵌套的概念。
- 中断响应时间:从中断事件发生到执行相应的中断服务程序所需的时间称为中断响应时间。这个时间包括中断控制器识别中断、保存现场、跳转到中断服务程序入口等过程所需的时间。为了提高系统的实时性,应尽量减少中断响应时间。
- 中断恢复时间:从中断服务程序执行完毕到恢复到被中断的程序继续执行所需的时间称为中断恢复时间。这个时间包括恢复现场、返回被中断的程序等过程所需的时间。同样地,为了提高系统的效率,应尽量减少中断恢复时间。