描述

Volatile是一个变量修饰符（关键字），它通常被用在变量的数据类型之前，用来修改编译器和后续程序处理变量的方式。声明volatile变量是对编译器的一个指令。

编译器是将C/C++代码转换为机器代码的软件，而机器代码是Arduino中Atmega芯片的真正执行的指令。

具体来说，它指示编译器从RAM而不是从存储寄存器加载变量，存储寄存器是存储和操作程序变量的临时内存位置。在某些条件下，存储在寄存器中的变量的值可能不准确。

Volatile指示编译器从RAM而不是从存储寄存器加载变量

只要变量的值可以被它所在代码段之外的东西(比如并发执行的线程)更改，就应该将其声明为volatile。在Arduino中，唯一可能发生这种情况的地方是与中断相关的代码段，称为中断服务例程。

int 或 long volatiles

如果volatile变量大于一个字节(例如16位int或32位long类型)，那么一个8位的微控制器不能一步读取该volatile变量。这意味着当主代码段（例如loop）读取变量的前8位时，中断可能已经改变了第二个8位的值。这将使得变量产生随机值。

对策：在读取变量时，需要禁用中断，这样就不会在读取时改变对应位的值。有几种方法可以做到这一点：

• noInterrupts()：禁用中断，可以使用interrupts()重新启用。
• 中断允许某些重要的任务在后台发生，并默认启用。
• 当中断被禁用时，一些功能将无法工作，传入的通信可能会被忽略。
• 中断可能会稍微打乱代码的时序，因此可能对特别关键的代码部分需要禁用中断。

void setup() {} void loop() { noInterrupts(); // 关键的，时间敏感的代码禁用中断 interrupts(); // 其他代码开启中断 }

• 使用ATOMIC_BLOCK宏。要访问大于微控制器8位数据总线大小的变量，可以使用ATOMIC_BLOCK宏。宏确保在原子操作中读取变量，也就是说，在读取它的时候，它的内容不能被改变。

#include // 包含ATOMIC_BLOCK宏库. volatile int input_from_interrupt; // loop()函数中代码段 ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) { // 中断阻塞代码(连续的原子操作不会被中断) int result = input_from_interrupt; }

Arduino C中volatile总结

• 告诉编译器被修饰的变量不能被优化
• 被修饰变量的读和写是直接通过内存，不能通过寄存器或缓存
• 中断中的变量尽量使用volatile修饰

volatile示例

• volatile修饰符确保对state的更改在loop()中立即可见。
• 如果没有volatile修饰符，state可能会在进入函数时被加载到寄存器中，直到函数结束时才会更新。

// 如果输入发生改变则闪烁LED volatile byte changed = 0; void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), toggle, CHANGE); } void loop() { if (changed == 1) { // toggle()函数在中断服务程序中调用 // 将changed 重置为0 changed = 0; // LED闪烁 200 ms digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); delay(200); digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); } } // 中断服务程序ISR void toggle() { changed = 1; }

attachInterrupt()函数

语法

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), ISR, mode)

• interrupt：中断号，非引脚号，因此通常使用digitalPinToInterrupt(pin)获取。
• ISR：中断服务程序，当发生中断时调用，不能接受任何形参，也不返回任何值。
• mode：定义中断触发的方式
• LOW：引脚低电平时触发中断（Due，Zero支持高电平触发）
• CHANGE：引脚状态发生改变时触发中断，从高到低或从低到高发生变化。
• RISING：从低到高变化时触发中断
• FALLING：从高到低变化时触发中断

描述

attachInterrupt()的第一个参数是一个中断号。通常应该使用digitalPinToInterrupt(pin)来将实际的数字引脚转换为特定的中断号码。例如，如果连接到pin 3，使用digitalPinToInterrupt(3)作为attachInterrupt()的第一个参数。

应该使用digitalPinToInterrupt(pin)来将实际的数字引脚转换为特定的中断号码

arduino主板支持硬件中断的引脚

arduino主板支持硬件中断的引脚

使用中断

在微控制器程序中，中断可用于事件自动触发，并有助于解决定时问题。比如旋转编码器或监视用户的输入。

如果想确保一个程序总是能从旋转编码器捕获脉冲，不会漏掉一个脉冲，那么如果需要做其他事情就会非常棘手，因为这个程序需要不断地轮询编码器的传感器，以便在脉冲发生时准确捕获。其他传感器也有类似的情况，比如试图捕捉点击的声音传感器，或试图捕捉硬币掉落的红外传感器(光中断器)。对于这些情况，使用中断可以释放微控制器来完成一些其他工作，同时不丢失输入。

关于中断服务程序ISR（About Interrupt Service Routines）

ISR是一种特殊的函数，它有一些其他函数没有的独特限制。ISR不能有任何参数，不能返回任何值。

• 一般来说，ISR应该尽可能的短和快。
• 如果示例包含多个isr，那么一次只能运行一个，其他中断将在当前中断结束后执行，其顺序取决于它们的优先级。
• millis()依赖于中断计数，所以它永远不会在ISR内递增。
• delay()需要中断才能工作，所以如果在ISR内部调用，它将不起作用。
• Micros()开始能正常工作，但在1-2毫秒后开始表现不稳定。
• delayMicroseconds()不使用任何计数器，所以它将正常工作。
• 通常全局变量用于在ISR和主程序之间传递数据。为了确保ISR和主程序之间共享的变量被正确地更新，将它们声明为volatile。

示例代码

const byte ledPin = 13; const byte interruptPin = 2; volatile byte state = LOW; void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(interruptPin, INPUT_PULLUP); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), blink, CHANGE); } void loop() { digitalWrite(ledPin, state); } void blink() { state = !state; }