3.1) External Interrupts

實驗目的

練習處理外部中斷。在這個實驗中，你將利用 ISR() 巨集指令設定中斷服務函式 (Interrupt Service Routine, ISR)，讓程式在 pin 2 產生外部中斷時自動執行 ISR。

材料

• Arduino 主板 x 1
• LED x 1
• Pushbutton x 1
• 10K 歐姆電阻 x 1
• 麵包板 x 1
• 單心線 x N

接線

1. 把 LED 接到 pin13，長腳 (陽極) 接到 pin13，短腳 (陰極) 接到 GND
2. 把 pushbutton 一支腳接到 +5V，另一支腳接到 pin 2 同時接一顆 10K 電阻連到 GND

INT0 與 INT1 外部中斷

如下圖所示，ATmega328 有兩個外部中斷，編號 0 (INT0) 在 pin 2 上，而編號 1 (INT1) 在 pin 3 上:

我們可以決定什麼時候要觸發 INT0 和 INT1 外部中斷，一共有四種狀況可以選擇:

• LOW: 當 pin 為 LOW 時觸發中斷
• CHANGE: 當 pin 狀態改變時觸發中斷，不管是從 HIGH 到 LOW 或從 LOW 到 HIGH
• FALLING: 當 pin 狀態從 HIGH 到 LOW 時觸發中斷，又稱負緣觸發
• RISING: 當 pin 狀態從 LOW 到 HIGH 時觸發中斷，又稱正緣觸發

選擇的方法是透過 ECIRA (External Interrupt Control Register A) 這個暫存器:

▲ 資料來源: ATmega168/328 Datasheet

以 INT0 外部中斷為例，假如我們希望 pin 2 狀態一有改變就觸發中斷，那麼就要把 ISC01 和 ISC00 設成 01:

除此以外，我們還要設定 EIMSK (External Interrupt Mask Register) 暫存器以啟用 INT0 或 INT1 中斷:

以 INT0 外部中斷為例，要啟用 INT0 外部中斷，得把 INT0 這個位元設成 1:

程式

先來看使用 attachInterrupt() 函式的版本(attachInterrupt.pde)，這我們在「attachInterrupt() 與外部中斷」一文中介紹過，程式的邏輯是，當按鍵被按下時打開 LED 燈號，在按鍵放開時關閉 LED 燈號:

要特別注意是，程式裏的 buttonState 變數是宣告成 volatile，這樣做的目的是告訴 Compiler 不要做最佳化，避免變數狀態不同步。給你一個建議，程式主體跟 ISR 都會用到的變數，盡可能把它宣告成 volatile。

接下來是改成用 EICRA 和 EIMSK 暫存器和 ISR() 巨集指令的版本:

簡單的說，要處理 INT0 外部中斷，有三個步驟要做:

1. 用 ISR() 巨集指令定義中斷服務函式
2. 設定 EIMSK 暫存器啟用 INT0 中斷
3. 設定 EICRA 暫存器決定什麼時候該觸發中斷

_BV() 巨集我們在「2.2) Blink part2」一文中已經介紹過，如果不想使用 _BV()，這樣寫也是可以的:

另外，ISR() 巨集指令也可以改用 SIGNAL() 巨集指令，SIGNAL() 是早期寫 ISR 的巨集指令。建議你盡可能使用 ISR() 巨集指令，因為 ISR() 比較直覺，只不過你必須知道 SIGNAL() 和 ISR() 幾乎是一樣的東西，而且很多前輩留下的 AVR 程式是用 SIGNAL() 巨集指令。

延伸閱讀

• attachInterrupt() 與外部中斷