在本文中，我們將介紹并發(fā)的概念以及許多單片機提供的用于處理并發(fā)的機制，專業(yè)術(shù)語稱為“中斷”。下面我們將介紹這些概念的基本定義，并思考它們與單片機代碼之間的關(guān)系。

一、什么是并發(fā)？

以生活中的示例來解釋并發(fā)性。通常，當你上床睡覺時，你希望在特定時間醒來。你在這里有兩個目標：上床睡覺以便休息，同時也要確保在起床時間別又睡著了。

確保你不會錯過起床時間的一種方法是保持清醒狀態(tài)并觀看時鐘，但這將使你無法上床睡覺。為了解決這個問題，我們通常使用鬧鐘在特定時間喚醒我們，這樣我們就可以專注于睡眠并且仍然達到喚醒的目標。

并發(fā)是我們用于描述場景的術(shù)語，當你有兩個或兩個以上的流程同時參加，但在任何時間點只能物理處理一個流程。

在上面的示例中，需要注意的兩個過程是睡眠和跟蹤時間（因此我們在所需的時間醒來）。同一個人在同一時間不可能同時做這兩個事情。

通常，我們只對與我們正在參與的流程相關(guān)的特定事件感興趣。正如你在上面注意到的，從時間角度來看，我們關(guān)心的唯一事件是是否該醒了。解決并發(fā)的典型方法是讓另一個物理資源（鬧鐘或人）監(jiān)視我們感興趣的事件，然后提醒（或中斷）該事件已發(fā)生的事實，以便我們可以進行處理。

二、單片機和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)中的并發(fā)

單片機和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)通常必須處理并發(fā)性。實際應(yīng)用中的一個例子是微波爐。該設(shè)備需要能夠處理食物加熱過程中按下按鈕或檢測你何時打開門。按下暫停或取消按鈕或打開門會使食物停止加熱。

單片機在設(shè)計時都會考慮并發(fā)性。除了通用CPU外，它們還包含許多用于與外界交互的專用硬件設(shè)備（稱為外圍設(shè)備），因此你可以連接諸如按鈕和顯示器之類的東西以及實現(xiàn)系統(tǒng)所需的其他外部硬件。通常，這些外設(shè)具有中斷機制，因此CPU可以要求它們監(jiān)視特定事件，然后在該事件發(fā)生時中斷CPU。

三、更高級別的中斷和并發(fā)程序概述

單片機上的中斷的工作方式與前面討論的睡眠和鬧鐘示例相同。

你可以編寫一個配置外設(shè)以監(jiān)視某個事件并在該事件發(fā)生時中斷CPU的程序，例如，當GPIO輸入值從0到1時。在程序運行時，CPU執(zhí)行你的程序段。主程序。當你正在等待的事件發(fā)生時，外圍設(shè)備會向CPU發(fā)出事件已發(fā)生的信號。如果一切配置正確，CPU將停止在主程序中執(zhí)行的操作，執(zhí)行一個稱為中斷服務(wù)程序（ISR）或中斷處理程序的特殊功能，然后返回主程序以從中斷處繼續(xù)執(zhí)行。完成時。

你必須將ISR編寫為代碼的一部分。假設(shè)你正在使用C編寫程序，這意味著你必須在將作為單片機將運行的可執(zhí)行文件的一部分構(gòu)建的源代碼中的某個地方聲明和定義它。

但是，你自己不會呼叫ISR。所有單片機開發(fā)工具都有一種特定的方式讓你告訴C編譯器某個功能是一個ISR，以及它與哪個特定中斷相關(guān)聯(lián)。一旦正確完成此操作，當發(fā)生特定中斷時，CPU將自動跳轉(zhuǎn)至該功能并執(zhí)行。

C代碼中斷示例

由于中斷的工作方式，一開始在編程中處理并發(fā)性似乎有點不直觀。

下圖詳細介紹了用C語言編寫的具有ISR的代碼如何操作，以幫助提供一種思考并發(fā)程序的好方法，假定所有中斷配置均正確完成。

1.CPU在main函數(shù)的while循環(huán)中執(zhí)行代碼。
2.事件（從1變?yōu)?）發(fā)生在為中斷配置的引腳上。
3.CPU在while循環(huán)中停止執(zhí)行代碼，并執(zhí)行中斷服務(wù)程序。
4.完成中斷服務(wù)程序執(zhí)行后，CPU從中斷處重新開始執(zhí)行主循環(huán)。
5.CPU在while循環(huán)中執(zhí)行代碼。
6.事件再次發(fā)生。
7.CPU在while循環(huán)中停止執(zhí)行代碼，并執(zhí)行中斷服務(wù)程序。
8.完成中斷服務(wù)程序執(zhí)行后，CPU從中斷處重新開始執(zhí)行主循環(huán)。