嵌入式中断函数设计

常用中断

外部管脚中断

  即使用GPIO管脚作为中断源，连接外设，通过外设拉高或者拉低管脚，触发外部管脚中断；

定时器中断

  即使用MCU内置的Timer，通过给Timer配置定时周期，周期性的触发中断；

通信接口中断

  即MCU内置的通信模块，例如SPI、UART通信，当MCU作为从方，外设作为主方对MCU发起通信时，触发MCU通信接收中断。

中断设计原则

中断优先级

  在一个项目中，需要将所有的中断罗列出来，根据各中断功能的重要程度，即实时性，设计优先级大小。
  【例】对外通信接口一般来说优先级是最高的，需要软件以最快速度响应外部命令，是不允许被打断的。如果通信接口中断在接收的过程中被打断，转而执行其它耗时更久的事务，可能会导致命令的接收出现丢数据或其它异常。

中断函数执行负载

  中断响应函数一般来说强调小而精，不应把大量计算或者耗时操作在中断函数中执行，仅执行必要且必须的逻辑操作。如果中断函数执行时间较长，可能对程序整体的运行造成致命的影响。
  【例】在项目中存在一个定时器中断，定时周期为10ms，中断响应函数中进行了一个复杂的矩阵运算。如果该矩阵运算单次执行耗时8ms，那么对程序整体而言，有大于等于80%的负载开销在了定时器中断上了，导致定时器中断外的其它程序逻辑没有更多的MCU计算资源，也就是常说的程序饿死；如果该矩阵运算单次执行耗时为20ms，那么每次定时器中断的唤醒，无法在设计的10ms周期内执行完既定功能，这样就会导致定时器中断阻塞，因为定时器中断的唤醒一定是要在当前中断函数执行完成后的。
  上述例子说明，中断响应函数对于程序整体运行的负载是至关重要的，一般中断的负载设计不要超过20%，这样可以留出充足的MCU计算资源给其它功能模块即时执行，从维护和可扩展性的角度来看，也方便后序增加更多复杂的功能。

中断函数互斥

  由于中断的优先级高，会将当前执行的程序打断，那么中断函数在访问公共资源时，一定要做好互斥设计。
  【例1】中断响应函数中会对外设进行SPI通信，当中断外的程序对同样的外设进行SPI通信过程中，如果中断触发了，中断响应函数会立即对外设进行通信，此时两次通信时序如果混杂在一起，会导致出现通信异常。在这种情况下需要考虑锁中断操作来避免。
  【例2】中断响应函数会对全局变量a进行赋值操作，当中断外的程序在操作a时，如果此操作不是原子操作（一般来说，赋值或者计算被编译为汇编指令后，均需要多个指令才能执行完成，即不是原子操作），会导致中断执行完成后，变量a的值在程序中不符合预期。

中断函数中执行浮点计算

  高危操作，中断函数中能否执行浮点计算，依赖当前MCU中是否有浮点寄存器，如果没有，浮点计算会出现异常。一般来说，在corte-m4核及以上是支持的，如果采用更低的MCU，需要先查阅芯片用户手册。