Interrupts und Timer in Mikrocontrollern

Ein Interrupt unterbricht das Hauptprogramm, wenn die Hardware ein Ereignis meldet: eine Flanke an einem Pin, einen Timer-Vergleich, ein empfangenes Zeichen oder einen fertigen DMA-Block. Die Peripherie setzt ein Flag, die CPU sichert Rücksprungadresse und Status, holt die Adresse der Serviceroutine aus der Vektortabelle und springt dorthin. Damit das funktioniert, muss der Interrupt in der Peripherie, im Interrupt-Controller und global freigegeben sein, und die Routine muss ihr Flag löschen.

Mehrere Quellen bekommen Prioritäten. Bei verschachtelbaren Interrupts unterbricht eine höhere Priorität eine laufende Routine niedrigerer Priorität. Die Latenz bis zum ersten Befehl der Routine setzt sich aus der Eintrittszeit, gesperrten Abschnitten im Hauptprogramm und höher priorisierten Routinen zusammen. Wie stark Interrupts die CPU belasten, ergibt sich aus Dauer der Routine mal Häufigkeit. Bei sehr häufigen Ereignissen übernehmen Hardwarefunktionen die Arbeit: DMA für Datenblöcke, Encoder-Modus für Drehgeber, Input Capture für Zeitmessungen mit dem genauen Zählerstand.

Daten zwischen Routine und Hauptprogramm werden über Ringpuffer oder Flags ausgetauscht, gemeinsame Variablen als volatile deklariert und mehrbytige Werte atomar gelesen. In der Routine wird nie gewartet. In Bedienoberflächen übernimmt der Event Handler eine ähnliche Rolle: Er ist für ein Ereignis registriert und wird von der Ereignisschleife aufgerufen.