⚙️ Полное руководство по прерываниям в микроконтроллерах ATmega

Прерывания — мощный механизм микроконтроллеров AVR, позволяющий асинхронно реагировать на события без постоянного опроса.

🔧 Что такое прерывание?

Это аппаратный или программный сигнал, который временно приостанавливает основную программу и передаёт управление в специализированный обработчик — ISR (Interrupt Service Routine).

📋 Таблица векторов прерываний

ТАБЛИЦА ВЕКТОРОВ AVR

💡 Основные виды прерываний

• 🔌Внешние — INT0, INT1 (по фронту или спаду).
• ⏱️Таймерные — переполнение и совпадение таймеров 0/1/2.
• 🔄Изменение состояния порта — PCINT.
• 🕵️‍♂️Сторожевой таймер — WDT.
• 📡USART/SPI/I2C/ADC/… — периферийные события.

🛠️ Как работать с прерываниями

1. Настраиваем регистры контроля (EICRA, TIMSKx, PCICR и др.).
2. Разрешаем глобальные прерывания: sei();.
3. Определяем ISR: ISR(вектор) {…}.

Пример: INT0 — внешнее прерывание

#define F_CPU 1000000UL
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
 
void setup_int0() {
  DDRD &= ~(1 << PD2);
  PORTD |= (1 << PD2);
  EICRA |= (1 << ISC01);
  EIMSK |= (1 << INT0);
  sei();
}
 
ISR(INT0_vect) {
  PORTB ^= (1 << PB0);
}
 
int main(void) {
  DDRB |= (1 << PB0);
  setup_int0();
  while (1);
}

Пример: TIMER0 — переполнение таймера

void timer0_setup() {
  TCCR0A = 0;
  TCCR0B |= (1 << CS02);
  TIMSK0 |= (1 << TOIE0);
  sei();
}

ISR(TIMER0_OVF_vect) {
  // код ISR
}

📘 Основные регистры прерываний AVR

Для управления прерываниями в AVR используются следующие регистры:

⚠️ Рекомендации по использованию

• ISR должны быть быстрыми и минимальными.
• Перед длительными операциями отключайте прерывания — cli() / sei().
• Используйте volatile-переменные для обмена с основным кодом.
• Для отладки добавляйте UART‑логи или мигание светодиода.

🧪 Отладка и тестирование

• Визуализируйте события: светодиоды, логический анализатор.
• Используйте Serial (UART) в ISR с care — буферы, быстро!
• Избегайте конфликтов: не вызывайте долгие функции внутри ISR.

🏁 Итог

Прерывания позволяют сделать управление устройством адаптивным и эффективным. Главное — грамотно организовать их, учесть приоритеты и не допустить блокировок. Удачи в прошивках!

P.S.

Прерывания по изменению состояния пинов (Pin Change Interrupts) на AVR

Для лучшего понимания материал разделён на три части:

1. Регистр портов, разрешающих прерывания — PCICR

2. Маски прерываний по пинам — PCMSKx

3. Генерация событий — обработчики ISR

Прерывания по изменению состояния пинов (Pin Change Interrupts) на AVR

Материал разделён на три части:

1. Регистр портов, разрешающих прерывания (PCICR)
2. Маски для выбора пинов (PCMSKx)
3. Обработчики прерываний (ISR)

1. Регистр PCICR

Разрешает прерывания по изменению пинов целого порта:

PCICR |= 0b00000001;  // Включить прерывания для порта B (PB)
PCICR |= 0b00000010;  // Включить прерывания для порта C (PC)
PCICR |= 0b00000100;  // Включить прерывания для порта D (PD)
PCICR |= 0b00000101;  // Включить прерывания для портов B и D

2. Регистр PCMSKx

Позволяет указать, на каких конкретных пинах разрешить прерывания:

PCMSK0 |= 0b00000100;  // Разрешить прерывание на D10 (PB2)
PCMSK1 |= 0b00001000;  // Разрешить прерывание на A3 (PC3)

3. Обработчики прерываний (ISR)

При срабатывании прерывания вызывается соответствующий вектор:

Примечание: прерывания по изменению состояния (PCINT) срабатывают на любой переход уровня (HIGH ↔ LOW и обратно). Если требуется детекция только фронта или только спада — используйте внешние прерывания INT0/INT1 с регистрами EIMSK и EICRA.

int counter = 0;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(4, INPUT_PULLUP);
  pinMode(5, INPUT_PULLUP);
  PCICR |= B00000100; // Enable interrupts on PD port
  PCMSK2 |= B00110000; // Trigger interrupts on pins D4 and D5
  sei(); //enable interrupts
}
void loop() {
  Serial.print("The counter is now at: ");
  Serial.println(counter);
 
  delay(100);
}
ISR (PCINT2_vect) {
  if (digitalRead(4)) {
    counter++;
  }
  else if (digitalRead(5)) {
    counter--;
  }
}

Тут главное понять суть. Активация прерываний идет двумя регистрами:

PCICR - здесь мы указываем порт.

PCMSK2 - здесь мы указываем конкретные ноги.

ISR (PCINT2_vect) {
//Здесь наш обработчик. Можно прописать вызов какой-то функции, проинициированной ранее.
}