单片机中断系统是一种能够在单片机运行程序时接收外部事件的机制。当接收到一个中断信号时,CPU会暂停当前处理的任务,转而去处理这个中断事件,然后再回来继续原来的任务,这样可以提高系统的效率和响应速度。
中断系统的核心是中断控制器,其负责在外部事件到达时,将硬件信号转换为中断请求,向CPU发送中断信号并与CPU通信。中断控制器会存储一系列中断处理例程,当CPU从中断请求优先级队列中选取一个中断进行响应时,中断控制器会将对应的中断处理例程地址发送到CPU,CPU根据地址跳转到中断处理例程,执行完之后再回到原来的程序位置继续运行。
当CPU处理一个中断时,中断请求会被屏蔽掉,也就是说,CPU不会在处理这个中断同时响应其他中断请求。所以,对于系统中不同优先级的中断事件,需要按照一定的规则定义其优先级,以便系统在处理中断请求时能够正确响应,带来更好的效益。
中断系统广泛应用于各种控制系统、信号处理系统以及通信系统等。例如,在一些实时控制系统中,需要对传感器采集的数据进行实时处理,发送控制信号。如果在数据采集过程中等待采集完成,整个系统的效率将受到限制。这时就可以利用中断系统,在数据采集完成时立即触发中断请求,进行数据处理,提高实时性。
中断系统的优点在于它可以使CPU能够对异步事件进行快速响应,提高系统的效率和响应速度。同时,多个中断事件可以按优先级排序,以便在响应多个事件时保证系统的正确性和可靠性。
中断系统的缺点在于,由于CPU需要在处理中断事件时暂停原来的任务,如果中断请求过于频繁,将会极大地影响系统的正常运行,甚至会导致系统崩溃。因此,在使用中断系统时需要合理设置中断响应优先级和中断处理例程的程序逻辑,以提高系统的稳定性和可靠性。