如何利用計(jì)時器中斷來保持一切正常運(yùn)轉(zhuǎn)
設(shè)置
對于本指南中的所有示例，將使用以下接線：
什么是中斷？
中斷是一個信號，告訴處理器立即停止其正在執(zhí)行的操作并處理一些高優(yōu)先級的處理。這種高優(yōu)先級處理稱為中斷處理程序。
中斷處理程序與任何其他void函數(shù)一樣。如果編寫一個并將其附加到中斷，則在觸發(fā)該中斷信號時將調(diào)用該中斷。當(dāng)您從中斷處理程序返回時，處理器將返回以繼續(xù)之前的操作。
它們來自何處？
可以生成中斷
外部中斷由于外部中斷引腳之一的狀態(tài)改變而引起的外部中斷。
Pin-change中斷是由于一組引腳中任何一個引腳的狀態(tài)改變。
它們有什么用？
使用中斷，您無需編寫循環(huán)代碼即可連續(xù)檢查高優(yōu)先級中斷條件。您不必?fù)?dān)心由于長時間運(yùn)行的子例程而反應(yīng)遲鈍或錯過了按鍵操作。
當(dāng)中斷發(fā)生時，處理器將自動停止正在執(zhí)行的操作并調(diào)用中斷處理程序。您只需編寫代碼以響應(yīng)中斷。
定時器中斷
請勿致電給我們，我們會打電話給您
在本系列的第1部分中，我們學(xué)習(xí)了如何使用millis（）進(jìn)行計(jì)時。但是為了進(jìn)行這項(xiàng)工作，我們每次都要在循環(huán)中調(diào)用millis（）來查看是否該做某事了。一毫秒多次調(diào)用millis（）只是發(fā)現(xiàn)時間沒有改變，這是一種浪費(fèi)。如果只需要每毫秒檢查一次，那會不會很好？
計(jì)時器和計(jì)時器中斷讓我們可以做到這一點(diǎn)。我們可以設(shè)置一個計(jì)時器來每毫秒中斷一次。計(jì)時器實(shí)際上會打電話給我們，讓我們知道現(xiàn)在該檢查時鐘了！
Arduino計(jì)時器
Arduino Uno有3個計(jì)時器：Timer0，Timer1和Timer2。已經(jīng)將Timer0設(shè)置為生成毫秒中斷，以更新millis（）報告的毫秒計(jì)數(shù)器。既然這就是我們要尋找的東西，我們也將得到Timer0來為我們生成一個中斷！
頻率和計(jì)數(shù)
定時器是簡單的計(jì)數(shù)器，它們以從16MHz系統(tǒng)時鐘。您可以配置時鐘分頻器以更改頻率和各種不同的計(jì)數(shù)模式。您還可以將它們配置為在計(jì)時器達(dá)到特定計(jì)數(shù)時生成中斷。
Timer0是8位，從0到255計(jì)數(shù)，并在溢出時生成中斷。默認(rèn)情況下，它使用64的時鐘分頻比為我們提供976.5625 Hz的中斷率（就我們的目的而言，足夠接近1KHz）。我們不會弄亂Timer0的頻率，因?yàn)槟菢訒茐腷reakmillis（）！
比較寄存器
Arduino定時器具有許多配置寄存器?？梢允褂肁rduino IDE中定義的特殊符號來讀取或?qū)懭脒@些符號。 有關(guān)所有這些寄存器及其功能的詳細(xì)說明，請參見下面的“ 進(jìn)一步閱讀”中的鏈接。
我們將建立一個《計(jì)時器0的strong》比較寄存器（該寄存器稱為OCR0A），在該計(jì)數(shù)中間的某個位置產(chǎn)生另一個中斷。在每次滴答時，計(jì)時器計(jì)數(shù)器都會與比較寄存器進(jìn)行比較，并且當(dāng)它們相等時，將產(chǎn)生一個中斷。
只要計(jì)數(shù)器值超過0xAF，下面的代碼就會產(chǎn)生一個“ TIMER0_COMPA”中斷。
下載：文件
復(fù)制代碼
// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）; // Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
然后，我們將為定時器中斷向量（稱為“ TIMER0_COMPA_vect”）定義一個中斷處理程序。在此中斷處理程序中，我們將完成循環(huán)中所有的工作。
下載：文件
復(fù)制代碼
// Interrupt is called once a millisecond，
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
//if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
} // Interrupt is called once a millisecond，
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
//if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
這給我們留下了一個完全空的循環(huán)。
下載：文件
復(fù)制代碼
void loop（）
{
} void loop（）
{
}
您現(xiàn)在可以在循環(huán)中做任何您想做的事情。您甚至可以decade廢并使用delay（）！閃光燈和掃地機(jī)將不在乎。無論如何，它們?nèi)匀粫亢撩氡徽{(diào)用一次！
進(jìn)一步閱讀：
這只是計(jì)時器可以執(zhí)行的簡單示例。有關(guān)不同類型的計(jì)時器及其配置方式的更多詳細(xì)信息，請查看“庫和鏈接”頁面。
源代碼：
以下是整個代碼，包括閃光燈和掃地機(jī)：
下載：文件
復(fù)制代碼
#include
class Flasher
{
// Class Member Variables
// These are initialized at startup
int ledPin; // the number of the LED pin
long OnTime; // milliseconds of on-time
long OffTime; // milliseconds of off-time
// These maintain the current state
int ledState; // ledState used to set the LED
unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated
// Constructor - creates a Flasher
// and initializes the member variables and state
public：
Flasher（int pin， long on， long off）
{
ledPin = pin;
pinMode（ledPin， OUTPUT）;
OnTime = on;
OffTime = off;
ledState = LOW;
previousMillis = 0;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））
{
ledState = LOW; // Turn it off
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））
{
ledState = HIGH; // turn it on
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
}
};
class Sweeper
{
Servo servo; // the servo
int pos; // current servo position
int increment; // increment to move for each interval
int updateInterval; // interval between updates
unsigned long lastUpdate; // last update of position
public：
Sweeper（int interval）
{
updateInterval = interval;
increment = 1;
}
void Attach（int pin）
{
servo.attach（pin）;
}
void Detach（）
{
servo.detach（）;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update
{
lastUpdate = millis（）;
pos += increment;
servo.write（pos）;
if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep
{
// reverse direction
increment = -increment;
}
}
}
};
Flasher led1（11， 123， 400）;
Flasher led2（12， 350， 350）;
Flasher led3（13， 200， 222）;
Sweeper sweeper1（25）;
Sweeper sweeper2（35）;
void setup（）
{
sweeper1.Attach（9）;
sweeper2.Attach（10）;
// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
}
// Interrupt is called once a millisecond， to update the LEDs
// Sweeper2 s not updated if the button on digital 2 is pressed.
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
void loop（）
{
} #include
class Flasher
{
// Class Member Variables
// These are initialized at startup
int ledPin; // the number of the LED pin
long OnTime; // milliseconds of on-time
long OffTime; // milliseconds of off-time
// These maintain the current state
int ledState; // ledState used to set the LED
unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated
// Constructor - creates a Flasher
// and initializes the member variables and state
public：
Flasher（int pin， long on， long off）
{
ledPin = pin;
pinMode（ledPin， OUTPUT）;
OnTime = on;
OffTime = off;
ledState = LOW;
previousMillis = 0;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））
{
ledState = LOW; // Turn it off
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））
{
ledState = HIGH; // turn it on
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
}
};
class Sweeper
{
Servo servo; // the servo
int pos; // current servo position
int increment; // increment to move for each interval
int updateInterval; // interval between updates
unsigned long lastUpdate; // last update of position
public：
Sweeper（int interval）
{
updateInterval = interval;
increment = 1;
}
void Attach（int pin）
{
servo.attach（pin）;
}
void Detach（）
{
servo.detach（）;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update
{
lastUpdate = millis（）;
pos += increment;
servo.write（pos）;
if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep
{
// reverse direction
increment = -increment;
}
}
}
};
Flasher led1（11， 123， 400）;
Flasher led2（12， 350， 350）;
Flasher led3（13， 200， 222）;
Sweeper sweeper1（25）;
Sweeper sweeper2（35）;
void setup（）
{
sweeper1.Attach（9）;
sweeper2.Attach（10）;
// Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
}
// Interrupt is called once a millisecond， to update the LEDs
// Sweeper2 s not updated if the button on digital 2 is pressed.
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
void loop（）
{
}
外部中斷
最好是退出循環(huán)
與定時器中斷不同的是，外部事件會觸發(fā)外部中斷。例如，當(dāng)按下按鈕或從旋轉(zhuǎn)編碼器接收到脈沖時。但是，就像計(jì)時器中斷一樣，您不需要繼續(xù)輪詢GPIO引腳以進(jìn)行更改。
Arduino UNO有2個外部中斷引腳。在此示例中，我們將按鈕附加到其中一個按鈕，并使用它來重置我們的清掃器。首先，在我們的清除程序類中添加一個“ reset（）”函數(shù)。 reset（）函數(shù)將位置設(shè)置為0，并立即將伺服器放置在此處：
下載：文件
復(fù)制代碼
void reset（）
{
pos = 0;
servo.write（pos）;
increment = abs（increment）;
} void reset（）
{
pos = 0;
servo.write（pos）;
increment = abs（increment）;
}
接下來，我們將添加對AttachInterrupt（）的調(diào)用以連接外部中斷
在UNO上，中斷0與數(shù)字引腳2相關(guān)聯(lián)。我們告訴它在該引腳上尋找信號的“ FALLING”沿。當(dāng)按下按鈕時，信號從HIGH降到LOW，并調(diào)用“重置”中斷處理程序。
下載：文件
復(fù)制代碼
pinMode（2， INPUT_PULLUP）;
attachInterrupt（0， Reset， FALLING）; pinMode（2， INPUT_PULLUP）;
attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;
這是“重置”中斷處理程序。它僅調(diào)用清除程序重置功能：
下載：文件
復(fù)制代碼
void Reset（）
{
sweeper1.reset（）;
sweeper2.reset（）;
} void Reset（）
{
sweeper1.reset（）;
sweeper2.reset（）;
}
現(xiàn)在，每當(dāng)您按下按鈕時，伺服器就會停止其正在執(zhí)行的操作，并立即尋找到零位置。
源代碼：
這是帶有計(jì)時器和外部中斷的完整草圖：
下載：文件
復(fù)制代碼
#include
class Flasher
{
// Class Member Variables
// These are initialized at startup
int ledPin; // the number of the LED pin
long OnTime; // milliseconds of on-time
long OffTime; // milliseconds of off-time
// These maintain the current state
volatile int ledState; // ledState used to set the LED
volatile unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated
// Constructor - creates a Flasher
// and initializes the member variables and state
public：
Flasher（int pin， long on， long off）
{
ledPin = pin;
pinMode（ledPin， OUTPUT）;
OnTime = on;
OffTime = off;
ledState = LOW;
previousMillis = 0;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））
{
ledState = LOW; // Turn it off
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））
{
ledState = HIGH; // turn it on
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
}
};
class Sweeper
{
Servo servo; // the servo
int updateInterval; // interval between updates
volatile int pos; // current servo position
volatile unsigned long lastUpdate; // last update of position
volatile int increment; // increment to move for each interval
public：
Sweeper（int interval）
{
updateInterval = interval;
increment = 1;
}
void Attach（int pin）
{
servo.attach（pin）;
}
void Detach（）
{
servo.detach（）;
}
void reset（）
{
pos = 0;
servo.write（pos）;
increment = abs（increment）;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update
{
lastUpdate = currentMillis;
pos += increment;
servo.write（pos）;
if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep
{
// reverse direction
increment = -increment;
}
}
}
};
Flasher led1（11， 123， 400）;
Flasher led2（12， 350， 350）;
Flasher led3（13， 200， 222）;
Sweeper sweeper1（25）;
Sweeper sweeper2（35）;
void setup（）
{
sweeper1.Attach（9）;
sweeper2.Attach（10）;
// Timer0 is already used for millis（） - we‘ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
pinMode（2， INPUT_PULLUP）;
attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;
}
void Reset（）
{
sweeper1.reset（）;
sweeper2.reset（）;
}
// Interrupt is called once a millisecond，
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
//if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
void loop（）
{
} #include
class Flasher
{
// Class Member Variables
// These are initialized at startup
int ledPin; // the number of the LED pin
long OnTime; // milliseconds of on-time
long OffTime; // milliseconds of off-time
// These maintain the current state
volatile int ledState; // ledState used to set the LED
volatile unsigned long previousMillis; // will store last time LED was updated
// Constructor - creates a Flasher
// and initializes the member variables and state
public：
Flasher（int pin， long on， long off）
{
ledPin = pin;
pinMode（ledPin， OUTPUT）;
OnTime = on;
OffTime = off;
ledState = LOW;
previousMillis = 0;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（ledState == HIGH） && （currentMillis - previousMillis 》= OnTime））
{
ledState = LOW; // Turn it off
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
else if （（ledState == LOW） && （currentMillis - previousMillis 》= OffTime））
{
ledState = HIGH; // turn it on
previousMillis = currentMillis; // Remember the time
digitalWrite（ledPin， ledState）; // Update the actual LED
}
}
};
class Sweeper
{
Servo servo; // the servo
int updateInterval; // interval between updates
volatile int pos; // current servo position
volatile unsigned long lastUpdate; // last update of position
volatile int increment; // increment to move for each interval
public：
Sweeper（int interval）
{
updateInterval = interval;
increment = 1;
}
void Attach（int pin）
{
servo.attach（pin）;
}
void Detach（）
{
servo.detach（）;
}
void reset（）
{
pos = 0;
servo.write（pos）;
increment = abs（increment）;
}
void Update（unsigned long currentMillis）
{
if（（currentMillis - lastUpdate） 》 updateInterval） // time to update
{
lastUpdate = currentMillis;
pos += increment;
servo.write（pos）;
if （（pos 》= 180） || （pos 《= 0）） // end of sweep
{
// reverse direction
increment = -increment;
}
}
}
};
Flasher led1（11， 123， 400）;
Flasher led2（12， 350， 350）;
Flasher led3（13， 200， 222）;
Sweeper sweeper1（25）;
Sweeper sweeper2（35）;
void setup（）
{
sweeper1.Attach（9）;
sweeper2.Attach（10）;
// Timer0 is already used for millis（） - we’ll just interrupt somewhere
// in the middle and call the “Compare A” function below
OCR0A = 0xAF;
TIMSK0 |= _BV（OCIE0A）;
pinMode（2， INPUT_PULLUP）;
attachInterrupt（0， Reset， FALLING）;
}
void Reset（）
{
sweeper1.reset（）;
sweeper2.reset（）;
}
// Interrupt is called once a millisecond，
SIGNAL（TIMER0_COMPA_vect）
{
unsigned long currentMillis = millis（）;
sweeper1.Update（currentMillis）;
//if（digitalRead（2） == HIGH）
{
sweeper2.Update（currentMillis）;
led1.Update（currentMillis）;
}
led2.Update（currentMillis）;
led3.Update（currentMillis）;
}
void loop（）
{
}
庫和鏈接
有關(guān)計(jì)時器的更多信息
可以將計(jì)時器配置為以各種頻率運(yùn)行并以不同的模式運(yùn)行。除了產(chǎn)生中斷，它們還用于控制PWM引腳。以下鏈接是了解如何配置和使用計(jì)時器的出色資源：
Arduino PWM的機(jī)密
計(jì)時器/PWM速查表
計(jì)時器庫
網(wǎng)上有許多Arduino``計(jì)時器‘’庫可用與本系列第1部分中所做的一樣，許多人僅監(jiān)視millis（）并要求進(jìn)行持續(xù)輪詢。但是實(shí)際上有一些配置可以讓您配置定時器以生成中斷。
Paul Stoffregan出色的TimerOne和TimerThree庫處理了許多定時器中斷配置的低級細(xì)節(jié)。 （請注意，TimerThree不適用于UNO。它可以與Leonardo，Mega和某些Teensy板一起使用）
TimerOne和Timer 3庫
引腳更改中斷
對于2個不足的情況
Arduino UNO只有2個外部中斷引腳。但是，如果您需要兩個以上的中斷，該怎么辦？幸運(yùn)的是，Arduino UNO在所有引腳上都支持“引腳更改”中斷。
引腳更改中斷類似于外部中斷。區(qū)別在于，在8個相關(guān)引腳中的任何一個引腳上都會因狀態(tài)變化而產(chǎn)生一個中斷。這些操作要稍微復(fù)雜一點(diǎn)，因?yàn)槟仨毟櫵?個引腳的最后一個已知狀態(tài)，以找出8個引腳中的哪個導(dǎo)致了中斷。
Arduino Playground的PinChangeInt庫實(shí)現(xiàn)了一個方便的引腳更改中斷接口：http：//playground.arduino.cc/Main/PinChangeInt
PinChangeInt庫
計(jì)時器和中斷禮儀
中斷就像超市的快速通道?？紤]周全，將其保持在10件以下，一切都會順利進(jìn)行。
如果一切都是高水平的，那么沒有什么是高度優(yōu)先的。
中斷處理程序應(yīng)僅用于處理高優(yōu)先級，對時間敏感的事件。請記住，在中斷處理程序中時，禁用了中斷。如果您嘗試在中斷級別執(zhí)行過多操作，則會降低對其他中斷的響應(yīng)。
一次僅一個中斷。
ISR，中斷被禁用。這有兩個非常重要的含義：
在ISR中完成的工作應(yīng)保持簡短，以免丟失任何中斷。
在ISR中的代碼不應(yīng)調(diào)用任何需要激活中斷（例如delay（）或使用i2c總線的任何中斷）。這將導(dǎo)致程序掛起。
將冗長的處理推遲到循環(huán)中。
如果您需要進(jìn)行大量處理以響應(yīng)中斷，請使用中斷處理程序僅執(zhí)行必要的操作，然后設(shè)置易失性狀態(tài)變量（參見下文）以指示需要進(jìn)一步處理。當(dāng)您從循環(huán)中調(diào)用更新功能時，請檢查狀態(tài)變量以查看是否需要任何后續(xù)處理。
重新配置計(jì)時器之前需要檢查 《計(jì)時器是一種有限的資源。 UNO上只有3個，它們用于許多用途。如果您弄亂了計(jì)時器配置，則其他某些功能可能不再起作用。例如，在Arduino UNO上：
Timer0 -用于引腳5和6上的millis（），micros（），delay（）和PWM
》
Timer1 -用于Servos，WaveHC庫和引腳9和10上的PWM
Timer2 -由Tone和PWM引腳上使用11＆13
安全共享數(shù)據(jù)
因?yàn)橹袛鄬和?，無論處理器正在處理該中斷如何，我們必須小心在中斷處理程序和循環(huán)中的代碼之間共享數(shù)據(jù)。
易失性變量
有時，編譯器會嘗試優(yōu)化代碼以提高速度。有時，這些優(yōu)化會將常用變量的副本保留在寄存器中以便快速訪問。問題是，如果這些變量之一在中斷處理程序和循環(huán)代碼之間共享，則其中一個變量最終可能會查看陳舊的副本而不是真實(shí)的副本。將變量標(biāo)記為易失性會告訴編譯器不要對優(yōu)化進(jìn)行潛在的危險操作。
保護(hù)較大的變量
Evan標(biāo)記變量 volatile 是不夠的如果它的變量大于整數(shù)（例如字符串，數(shù)組，結(jié)構(gòu)等）。較大的變量需要幾個指令周期來更新，并且如果在更新的中間發(fā)生中斷，則數(shù)據(jù)可能會被破壞。如果您具有與中斷處理程序共享的較大變量或結(jié)構(gòu)，則在從循環(huán)中更新中斷時應(yīng)禁用中斷。 （默認(rèn)情況下，已在中斷處理程序中禁用了中斷。）
責(zé)任編輯：wv
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零知開源——基于STM32F407VET6零知增強(qiáng)板的四路獨(dú)立計(jì)時器
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攝像頭傳感器無法通過CX3進(jìn)行直播怎么解決？
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