一天一个嵌入式面试知识（1：中断处理机制）

逸云客***

一、中断处理：嵌入式系统的"心跳"机制

在嵌入式系统中，中断是硬件或软件触发的事件，会立即打断当前程序执行，转而执行特定的中断服务程序（ISR）。其核心作用是实现实时响应，例如按键按下、传感器数据到达、定时器超时等场景。

重要性：

• 实时性：确保关键任务（如电机控制、通信协议）在严格时限内完成。
• 资源高效：通过中断触发而非轮询，降低CPU空耗。
• 系统稳定性：合理设计中断可避免死锁、优先级反转等问题。

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二、中断的分类与区别

1. 硬件中断 vs 软件中断

特性	硬件中断	软件中断
触发方式	由外部硬件设备（如按键、定时器）触发	由程序指令（如系统调用）主动触发
响应速度	立即响应（优先级高）	需经过系统调度（优先级可控）
典型应用	外部事件响应（如UART数据到达）	系统服务调用（如文件读写）

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三、中断处理流程解析

以STM32为例，中断处理步骤如下：

1. 中断触发：外部事件（如定时器溢出）发送中断请求（IRQ）。
2. 中断使能：在NVIC（嵌套向量中断控制器）中开启对应中断通道。
3. 中断响应：CPU保存当前上下文（寄存器状态、程序计数器），跳转至中断向量表。
4. 执行ISR：调用预定义的中断服务程序（如 TIM2_IRQHandler）。
5. 中断恢复：ISR执行完毕后，恢复上下文并返回主程序。

关键点：

• 中断嵌套：高优先级中断可打断低优先级ISR。
• 中断延迟：需通过优化代码（减少ISR执行时间）和合理分配优先级降低延迟。

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四、面试高频问题与解答

Q1：如何避免中断死锁？

A：

1. 遵循"中断中只做必要操作"原则（如标记标志位，不执行耗时操作）。
2. 使用信号量或消息队列实现中断与任务间的同步。

Q2：中断优先级如何设置？

A：

• 关键外设（如ADC采样）设为高优先级。
• 系统级任务（如看门狗复位）优先级高于应用层。

Q3：为什么需要中断向量表？

A：中断向量表存储了各中断对应的处理函数地址，确保CPU能快速定位并调用ISR。

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五、实战案例：STM32定时器中断配置

// 初始化定时器TIM2，1秒中断  
void TIM2_Init(void)  
{  
    TIM_TimeBaseInitTypeDef timInitStruct;  
    NVIC_InitTypeDef nvicInitStruct;  
  
    // 时钟配置（72MHz系统时钟）  
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);  
  
    // 定时器参数：1秒（ARR=72000）  
    timInitStruct.TIM_Prescaler = 71999;  
    timInitStruct.TIM_Period = 9999;  
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &timInitStruct);  
  
    // 中断配置  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
  
    // 使能定时器中断  
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);  
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  
}  

明日预告：RTOS任务调度原理与实现（含优先级反转解决方案）

国芯人***

中断处理机制是嵌入式系统中至关重要的组成部分，其设计直接影响到系统的实时性、资源利用率和稳定性。硬件中断由外部设备触发，如传感器信号或定时器溢出，具有较高的优先级和确定性；而软件中断则通过程序指令主动触发，通常用于系统调用或异常处理。两者在响应速度、触发源和处理流程上存在显著差异。合理的中断优先级配置和高效的ISR设计是确保系统高效运行的关键。此外，中断嵌套和屏蔽机制也是设计中需要重点考虑的因素，以避免死锁和优先级反转等问题。深入理解中断机制，对于优化嵌入式系统性能具有重要意义。<br><br>[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

_奶***

可咱们这里是STC的论坛，，文案是不是换一换