嵌入式实验---实验二 中断功能实验

一、实验目的

1、掌握STM32F103中断程序设计流程；

2、熟悉STM32固件库的基本使用。

二、实验原理

1、在上一章的实验基础上，添加一个按键和一个LED；

2、使用中断的方式实现以下两个功能：

（1）KEY1按键按下，LED1点亮；

（2）KEY2按键按下，LED2点亮。

三、实验设备和器材

电脑、Keil uVision5软件、Proteus 8 Professional软件

四、实验内容和步骤

4.1 代码开发

按照书本中实验流程在Keil中完成中断实验的代码开发；

4.2 原理图设计

在Proteus中完成原理图的设计，如图2所示。

图2 中断实验原理图

五、实验记录和实验结果

5.1 实验效果记录（附照片即可）

5.2 实验效果说明

当KEY1、KEY2都是谈起状态，D1、D2也是熄灭状态；当KEY1按下时，D1被点亮，再按下KEY2时，D2也被点亮。

六、实验预习要求

1. 实验前认真阅读本实验指导；
2. 熟悉书本中相关操作及相关器件。
3. 完成5.1和5.2内容。

七、思考题

1. 简述中断运行流程

2. 中断发生：外部设备或系统的一个事件发生，例如按下按钮、定时器超时、接收到串口数据等。这些事件会引发中断请求（IRQ）。

3. CPU响应：当中断发生时，CPU会暂停当前正在执行的指令，保存当前上下文（通常是将寄存器状态保存到堆栈中）。

4. 中断服务程序(ISR)执行：CPU根据中断向量表（或中断服务程序表）确定哪个中断服务程序（ISR）应该执行，然后跳转到相应的ISR代码处执行。

5. 中断服务程序执行：ISR是一段特殊的代码，用于处理特定的中断事件。它可能会执行一些预定的操作，例如清除中断标志、读取传感器数据、更新状态等。

6. 中断结束：在ISR执行完毕后，通常需要恢复之前保存的CPU上下文（从堆栈中恢复寄存器状态）。

7. 返回到主程序：执行完ISR后，CPU会返回到中断发生之前的程序位置继续执行。

2、中断功能的意义

1. 提高系统响应速度：中断允许系统在等待某些事件发生时继续执行其他任务。这种事件驱动的响应机制可以显著提高系统的响应速度和效率。例如，当传感器检测到物理事件（如按钮按下、数据接收），中断能够立即通知CPU并处理相应的事件，而不需要CPU持续轮询检测。

2. 支持多任务处理：在多任务操作系统中，中断使得系统可以快速响应各种事件，包括时间触发、通信完成等。通过合理的中断管理，系统可以有效地管理和调度多个任务，提高系统的并发性和效率。

3. 节省系统资源：使用中断可以有效地节省系统资源，因为它避免了需要周期性轮询的常规检测方法。这对于资源受限的嵌入式系统尤为重要，因为它们通常需要尽可能高效地利用处理器和内存。

4. 实现实时性：中断是实时系统中实现实时性的关键机制之一。通过响应硬件事件的方式，系统可以在严格的时间限制内完成必要的任务，例如控制和监视。

5. 模块化和可维护性：中断使得系统的不同部分能够独立地响应和处理事件，从而提高了系统的模块化和可维护性。开发人员可以更容易地理解和调试系统的不同部分，使得代码更加清晰和可靠。