AVR 编程 ATMEGA328P 中断基础应用

适用于初学者的AVR教程。

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目标

理解中断的定义，学会封装函数。通过中断使按键可以控制LED的状态。

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使用到的硬件

1. Arduino uno
2. 面包板
3. 杜邦线
4. 电阻
5. 开关
6. LED
7. 三极管

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完整代码

#include <avr/io.h>
char a = 0b01;

void interruptinit(){
  PCICR=1<<PCIE1;
  PCIFR=1<<PCIF1;
  PCMSK1=(1<<PCINT9);
  }
int main() {
  DDRB = 1 << DDB5;
  PORTB = 1 << PB5;
  DDRC = 0 << DDC1;
  interruptinit();
  sei();
  while (1) {
    PORTB = a << PB5;
  }
}

ISR(PCINT1_vect){
    if (~PINC & (1 << 1)) {
      a=~a;
    }
}

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电路图

需要注意的是，这里关于LED部分使用了一个三极管开关电路。如果你没有三极管，可以直接将Pin和LED及电阻连接。Arduino有足够的电流供给，该电路适用于弱电流GPIO的开发板，比如Jetson Nano。

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中断和中断向量

如上图所示中断的流程大概分为以下几步：

1. 达到一定条件触发中断
2. 根据被触发的中断编号，找到对应的中断向量，再由中断向量指向对应的中断程序
3. 执行中断程序，结束后返回中断点
   中断向量可能听起来相对陌生，对于它，可以简单的理解为一个指针。该指针指向中断程序的地址。整个中断的过程可以看作是双重指针的应用。首先当中断被触发后，cup记录当前地址，并将下一步运行的地址被指向中断向量表。然后经过查表，找到所使用的中断向量。再由该向量指向需要被执行的中断程序。执行结束后通过触发中断时记录的地址返回中断点。
   在一些老式的单片机上，比如瑞萨的M16C。当使用中断时（定时器也是中断的一种），需要手动改写中断向量表来释放中断资源。而Arduino IDE将这一步操作自动执行了，通常来说并不需要更改向量表。如果需要修改中断向量表，请参考数据手册P52。由于这部分内容，新手用不到，老鸟看得懂，在此不做描述。

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Atmega328P上的硬件中断

在Atmega328上有两个正常的硬件中断，从中断向量表中可以看到分别是INT0和INT1。这两个中断对应的引脚为PD2和PD3。除了这两个中断外，其余的硬件中断为“Pin-Change Interrupt”,简记为PCINT。
那么这两种中断有什么区别呢？通常情况下，每个中断都有自己的中断向量，用来寻址。但是Atmega328p的所有GPIO都可以用作中断引脚，如果每个Pin都有一个自己的中断向量，那么向量表就会变得特别冗长。因此PCINT被设计了出来。不同于一般的硬件中断，PCINT分为三组。每组对应8个Pin，通过寄存器PCICR、PCIFR和PCMSKn（此处以PCMSK1为例）来配置：



这三个寄存器很容易记忆，PC代表着Pin-Change。ICR指的是interrupt control register，IFR指的是interrupt flage register，MSK指的是mask（掩码）。PCICR和PCIFR用来使能你所使用的PCINT0/1/2。PCMSK用来选择具体的引脚位置。示例程序使用PC1作为按键接入口，其中断部分的初始化为：

PCICR=1<<PCIE1;
PCIFR=1<<PCIF1;
PCMSK1=(1<<PCINT9);

在完成初始化之后，即可以开始使用该PCINT了。首先使用sei();来打开中断。然后使用下面的结构编写中断程序：

ISR(你的中断向量){
    //你的中断程序
    }

需要注意的是，由于PCINT0/1/2的每个中断向量都对应着多个Pin，因此还需要在中断程序中对于具体Pin的位置进行判断。比如，示例中更改参数a的状态：

if (~PINC & (1 << 1)) {
  a=~a;
}

再说回普通的硬件中断，INT0和INT1。他们初始化使用的寄存器为EICRA、EIMSK和EIFR。其初始化方法与PCINT类似，详细描述可以参考手册P54。与PCINT的区别在于由于具有具有单独的中断向量，INT0和INT1不需要通过额外的判断来确定具体的Pin的位置。且通过配置寄存器EICRA，可以选择4种中断被触发的方式：高电平触发，低电平触发，上升沿触发和下降沿触发。而在PCINT中，触发方式需要程序员在判断Pin的位置时自行编写。示例程序中的触发方式为低电平触发。
Tips：
对于函数sei();，有一个功能相反的函数cli();。该函数的功能是禁用所有中断。当你有一段程序不想被仍和中断打扰时，可以在该段程序前添加函数cli();、末尾添加函数sei();来在该段程序中屏蔽所有中断功能。

参考文献

1.Atmega328P数据手册
链接
2.Arduino引脚图
链接

赏

算了吧兄弟，我只是做了点微小的工作

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