第14课 内部中断简介和库函数使用

我是潘,曾经是个工程师。这是为 Ardui.Co 制作的 “Arduino 公开课” 系列的入门教程。前面几课讲解了外部中断,现在开始介绍内部中断,往后还会深入 Arduino 的内核来分析内部中断的机制,并做一些很酷的实验。有任何疑问请在评论区提出,我会逐一回答。

如果我在写稿,收到外界指令,比如电话声响去接电话、听到门铃声去开门,那叫做外部中断。内部中断呢?我在规定的时间点上,去做一些事情,不管此刻正在干什么。尽管我没日没夜地写稿,但我每天肯定会在12点、18点两个时间段去吃饭,吃完继续写,就像定了一个闹钟。

Arduino 已经内置了闹钟,它们叫做定时器,可以设定 Arduino 隔多长时间干一件其他事情。不过,中断时间不能太长,否则会影响正常的工作。

其实,在第12课 利用霍尔传感器测速的过程中,我们已经用到了定时器,只不过是通过程序调用millis() 的方式来实现,但程序中断有一个问题:占用CPU资源、效率不高、而且不准确(millis()会被外部中断打断)。而Arduino 内置的三个硬件定时器:timer1、timer2、timer3,不会占用CPU资源、而且非常精确。

我们要感谢 Arduino 平台完善的开发环境,要调用硬件定时器并不困难,因为 Arduino 社区已经有不少库函数供使用(否则,就要非常复杂的编程)。常用的有三个:TimerOneMsTimer2、和 FlexiTimer2打包下载,使用方法都很类似。先看看第一个演示程序:

顾名思义 TimerOne 库函数调用的是 Timer1 定时器。

注意 Arduino 的 PWM 输出是依靠内置的3个 Timer 来控制的,所以 Timer1 会同时影响到 D9、D10 两个端口的 analogWrite() 方法,但可以通过调用 Timer1.pwm(pin, duty, period) 来设定,duty 是占空比(分辨率为10bits,取值0~1023),period 是可选参数,设定周期,如果不设定则为默认值,范围为 1 ~ 8388480us,即最大可产生1MHz方波 。

再看看 MsTimer2 :

程序实在很简单,但 TimerOne 和 MsTimer2 的区别非常大,前者调用的是Timer1 是 16bit 定时器,分辨率可以达到1us,而后者调用Timer2 是8bit 定时器分辨率只能达到1ms。而且 TimerOne 的函数方法要比 MsTimer2 丰富,更多用法可参考官方文档

MsTimer2 目前已经更新为 FlexiTimer2,用法完全是一样的,但后者增加了“分辨率“参数:

分辨率是个 double 参数,如果将 1/1000 设置为 1/1280,即每秒会调用中断函数Flash()  1280次,也可以理解为 1/1280 秒,那么中断周期就是 500 * 1/1280。

现在有了硬件定时器,霍尔传感器测速程序就可以不用 millis() 来计时,提高效率和精确度:

其实,关于中断我们只是入了门,介绍了最基础的用法,但已经满足现阶段,应用层面的开发需求了。进阶教程里面,我们将继续深入探讨,各种问题,比如中断的优先级别、利用定时器产生更频率的 PWM、中断能做与不能做的事(先提醒一下:中断程序内不能使用I2C、SPI、串口等通信协议)等一系列问题。

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *