Arduino学习笔记：串口中断

实习任务需要实现一个优先级变换，因此在此要自学一下串口中断。

1 为何要中断
计算机读取信息有两种方法：查询和中断。查询即为不断读取，直到得到数据。而中断为只有接到数据后才会响应。在Arduino中，把要执行的查询放在loop下面反复执行就属于一种查询。但是查询具有一定缺点。在查询中计算机无法进行其他任务，只能等待数据，而中断使得计算机可以腾出内存进行其他任务，只有接受到数据在打断其他任务开始处理此事件。

例1：按钮中断
这是一个传统的查询实现按钮点灯

const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}

void loop() {
  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed.
  // if it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == HIGH) {
    // turn LED on:
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  }
  else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}

可以看到在loop里面，程序反复探测按钮输入，这样使得Arduino无法执行其他任务

这是interrupt版本的点灯程序

const int buttonPin = 2;     // the number of the pushbutton pin
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

// variables will change:
volatile int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  // Attach an interrupt to the ISR vector
  attachInterrupt(0, pin_ISR, CHANGE);
}

void loop() {
  // Nothing here!
}

void pin_ISR() {
  buttonState = digitalRead(buttonPin);
  digitalWrite(ledPin, buttonState);
}

可以看出，这里loop循环没有程序，因为我们现在不需要反复查询。接收按钮的程序放在了interrupt里面

程序解读：
pin_ISR()函数代替了之前loop循环里if else语句。这种函数叫做中断服务程序(interrupt service routine)，函数内部即为要处理的中断程序。

编写中断服务程序要注意两点：
1 ISR要尽量简短，执行时间短，毕竟我们一般不想中断太久
2 中断程序没有输入参数和返回值，因此它只能操作全局变量

attachInterrupt()用于设置中断，包含三个参数：
1 中断矢量(interrupt vector)确定哪个引脚会发生中断，这里不是指具体引脚编号，而是Arduino要查找的存储位置，每一个矢量对应一个具体的外部引脚，并且不是所有引脚都可以中断。如Arduino Uno 2和3引脚可以中断，对应矢量0和1
2 中断服务程序，即要执行的函数
3 中断模式(interrupt mode)判断引脚状态
RISING 引脚电压升高
FALLING 引脚电压降低
CHANGE 引脚电压改变
LOW 引脚低电压

注意：volatile
buttonState数据类型不是常规的int，而是volatile int。
volatile指变量值不完全受程序控制，意味着buttonState可能受用户输入而变化，而输入不是程序可以预测的
volatile关键字可以防止编译器错误操作。编译器会把源代码所有没有使用的变量删除，变量buttonState在setup和loop里都没有直接使用，有可能会被编译器直接删除，
volatile关键字可以防止编译器错误优化