何謂中斷？從外部事件觸發的角度解釋 | LKY 只有原創內容的 Blog

以前一起修 C 語言的好友，最近正在上 8051 單晶片的課程，他問我何謂中斷？這真的難倒我了。難的不是中斷的概念，而是如何在大半夜地透過網路解釋？沒辦法當面畫圖比手畫腳地說，實在很難讓人懂。

一般我們初學在 8051 中所寫的 C 語言都是長這樣：

main()
{
  statement_1;
  statement_2;
  statement_3;
}

沒意外的話，整個程式就會 123, 123, 123,… 無限循環的執行，因為結束之後系統會自動 Reset，程式重新來過。每個地方停留的時間完全取決於 CPU 全速衝刺的速度有多快。

有可能今天的程式是這樣：

main()
{
  if(看看手機,是否有新訊息)
  {
    statement_1; //手機解鎖
  }
  statement_2;
  statement_3;
}

那CPU每次都要去查看手機是否有新訊息?，有才執行 statement_1，這種方式叫做輪詢（Polling）。因為每次都要問，很沒有效率，如果你每毫秒都拿手機起來看，看有沒有簡訊？有沒有未接來電？有沒有 FB 訊息？這樣不是很沒效率嗎？你也不用上班、不用睡覺了，一直看手機就好了，這樣是多浪費生命，多沒意義的事啊。

通常 8051 的入門課程會教大家這樣做：

main()
{
  delay1ms(1000); //先延遲一秒
  if(看看手機,是否有新訊息)
  {
    statement_1; //手機解鎖
  }
  statement_2;
  statement_3;
}

在delay1ms( );的過程中，CPU 還是全速的在衝刺，只是一些無意義的運算去消耗 CPU 時間而已。這樣雖然你就不用持續盯著手機，一秒鐘才看一次，但還是會衍生其他問題

1. statement_2 與 3 可能是很忙碌的運算，雖然沒有即時處理的需求，但最好能全速衝刺，例如浮點運算或是和女朋友XX。可是這種寫法，後面的程式全部都會被延遲1秒才執行（此處是自動 Reset 的無限迴圈，所以不管寫在前面或後面，所有的程式都會被延遲 1 秒才執行）。如果你一秒鐘才X一次，每次X一下之前還要檢查手機有沒有新訊息（輪詢的行為），你能不被踢下床嗎？

2. 你的大腦在 delay1ms(1000)的過程中，並不是真的 delay，還是一樣全速運轉，但想的都是些沒營養的事情像是 SOD，這樣不是太浪費人生了嗎？

這時候如果把程式改成這樣：

//宣告:當鈴聲響起時，執行 interrupt 0 函式
//同時凍結 main() 的狀態
 
main()
{
  statement_2;
  statement_3;
}
 
void ISR_int0(void) interrupt 0
{
  statement_1; //手機解鎖
}

這樣的話，我們就可以不斷地在 main() 全速衝刺！當鈴聲響起時，main() 會暫停，CPU 就不會照著原先的順序執行，先跑去執行 ISR_int0()，做完之後再從 main()暫停的地方繼續往下執行，這種機制就叫做「中斷」，因為 main() 被中斷了。雖然必須把大部分的時間放在和女朋友XX，但是有些事情…

• 外部觸發(INT)：更重要，不馬上處理不行，否則後果可能很嚴重（例如她老爸敲門）
• 定時要做(Timer)：交作業 deadline 到了，不交會被當
• 溢位(Overflow)：滿出來了要趕快清理（8051 好像只有 Timer 暫存器會因溢位而中斷）

以上這幾件事情都有時效性，很緊急，要趕快處理！
但是中斷的同時可能又有中斷！你能想像她老爸敲門的同時，助教又打電話來催交作業嗎？這時候就是蠟燭兩頭燒！所以中斷函式要盡量減短，盡早結束。

中斷的觀念解釋完了，至於中斷正確的設定方式，隨每家MCU的不同而不同，8051 based 的基本上都差不多，AT89S5x 則與標準型 8051 完全相同，這部分就請看自己的課本吧！