Arduino يقاطع البرنامج التعليمي

المقاطعات هي ميزة قوية من متحكمها تسمح لك بالتعامل مع الأحداث بشكل غير متزامن. على عكس الاقتراع ، الذي يتحقق بشكل مستمر للأحداث ، تستجيب المقاطعات فورًا عند حدوث حدث معين ، مثل الضغط على زر أو تدفق مؤقت. سوف يرشدك هذا البرنامج التعليمي من خلال فهم واستخدام المقاطعات مع Arduino.

---

ماذا ستحتاج

1. Arduino Uno (أو لوحة متوافقة)
2. زر
3. مقاوم 10K-OHM (للتكوين المنسدلة)
4. LED و 220 أوم المقاوم (اختياري)
5. الأسلاك الأسلاك والبلوز
6. Arduino IDE مثبتة على جهاز الكمبيوتر الخاص بك

---

الخطوة 1: ما هي المقاطعات؟

توقف المقاطعة مؤقتًا عن تنفيذ البرنامج الرئيسي للتعامل مع حدث معين. بمجرد معالجة الحدث ، يستأنف البرنامج حيث توقف. تتم إدارة المقاطعات باستخدام وظائف خاصة تسمى إجراءات خدمة المقاطعة (ISRS).

أنواع المقاطعات في أردوينو

1. المقاطعات الخارجية: الناتج عن الأحداث على دبابيس محددة (على سبيل المثال ، PIN 2 أو 3 على Arduino UNO).
2. مقاطعات تغيير الدبوس: الناتج عن تغيير على أي دبوس رقمي.
3. تقاطعات المؤقت: الناتج عن تدفق الموقت أو مقارنة المباريات.

---

الخطوة 2: استخدام المقاطعات الخارجية

يدعم Arduino UNO المقاطعات الخارجية على المسامير 2 و 3. يمكنك تكوين هذه المقاطعات لتشغيل:

• ارتفاع: إشارة تذهب من منخفضة إلى عالية.
• هبوط: إشارة تذهب من عالية إلى منخفضة.
• يتغير: تغييرات الإشارة الحالة (منخفضة إلى عالية أو عالية إلى منخفضة).
• قليل: لا تزال الإشارة منخفضة.

رمز مثال: اكتشاف زر اضغط

هذا المثال يبطح LED عند الضغط على زر متصل بـ PIN 2.

#define buttonPin 2 // Interrupt pin
#define ledPin 13   // Built-in LED

volatile bool ledState = false; // Shared variable between ISR and main code

void handleInterrupt() {
  ledState = !ledState; // Toggle LED state
  digitalWrite(ledPin, ledState);
}

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // Enable internal pull-up resistor
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), handleInterrupt, FALLING); // Trigger on button press
}

void loop() {
  // Main loop does nothing; interrupt handles the LED
}

توضيح

• attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), ISR, mode): تكوين المقاطعة.
  • pin: دبوس المقاطعة (على سبيل المثال ، دبوس 2 أو 3 على Arduino UNO).
  • ISR: روتين خدمة المقاطعة للتنفيذ.
  • mode: حالة التشغيل (RISING, FALLING, CHANGE، أو LOW).
• digitalPinToInterrupt(pin): يحول رقم دبوس إلى رقم المقاطعة.

---

الخطوة 3: استخدام مقاطعات تغيير الدبوس

تتيح لك مقاطعات تغيير الدبوس الكشف عن التغييرات على أي دبوس رقمي. هذا يتطلب مكتبات إضافية ، مثل تمكين.

مثال رمز: PIN تغيير المقاطعة

#include <EnableInterrupt.h>
#define pin 4 // Pin to monitor

void handlePinChange() {
  Serial.println("Pin state changed!");
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  enableInterrupt(pin, handlePinChange, CHANGE); // Trigger on any state change
}

void loop() {
  // Main loop does nothing; interrupt handles the event
}

تثبيت المكتبة

لاستخدام مقاطعات تغيير الدبوس ، قم بتثبيت ملف تمكين مكتبة عبر مدير مكتبة Arduino.

---

الخطوة 4: قاطعات المؤقت

مقاطعات المؤقت مفيدة لجدولة مهام على فترات فترات دقيقة. الرجوع إلى Arduino Timer البرنامج التعليمي للحصول على تفاصيل حول تكوين مقاطعات المؤقت.

مثال: وميض LED مع Timer1 مقاطعة

#define ledPin 13

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  // Configure Timer1
  noInterrupts(); // Disable interrupts during setup
  TCCR1A = 0;
  TCCR1B = 0;
  TCNT1 = 0;

  OCR1A = 15624; // Compare match value for 1Hz (1-second interval)
  TCCR1B |= (1 << WGM12); // CTC mode
  TCCR1B |= (1 << CS12) | (1 << CS10); // 1024 prescaler
  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); // Enable Timer1 compare interrupt

  interrupts(); // Enable interrupts
}

ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
  digitalWrite(ledPin, !digitalRead(ledPin)); // Toggle LED
}

void loop() {
  // Main loop does nothing; Timer1 handles the LED
}

---

الخطوة 5: أفضل الممارسات لاستخدام المقاطعات

1. تبقي isrs قصيرة: تجنب التأخير أو الحسابات المعقدة في ISRs لضمان استجابة سريعة.
2. تجنب الاتصال التسلسلي في ISRS: قد لا تعمل الوظائف التسلسلية بشكل موثوق داخل ISR.
3. يستخدم volatile للمتغيرات المشتركة: مارك متغيرات مشتركة بين ISRs والبرنامج الرئيسي مثل volatile لمنع مشكلات تحسين التحويل البرمجي.
4. المدخلات debounce: التعامل مع Debounce منطق في البرامج أو الأجهزة للحصول على إشارات صاخبة مثل الضغط على الزر.
5. تعطيل المقاطعات خلال الأقسام الحرجة: يستخدم noInterrupts() و interrupts() لحماية أقسام التعليمات البرمجية الحرجة.

---

تطبيقات المقاطعات

1. يضغط زر التعامل دون الاقتراع
2. قراءة الترميز الدوار
3. توقيت الأحداث الحرجة (على سبيل المثال ، التحكم الدقيق للمحرك)
4. جدولة المهام الدورية
5. رد فعل على الإشارات الخارجية (على سبيل المثال ، أجهزة الاستشعار ، أحداث الاتصال)

---

استكشاف الأخطاء وإصلاحها

• مقاطعة لا تؤدي: تأكد من تكوين الدبوس والوضع الصحيحين.
• سلوك غير مستقر: debounce إشارات صاخبة وتجنب isrs طويلة.
• الصراعات مع المكتبات: تستخدم بعض المكتبات المقاطعات داخليًا (على سبيل المثال ، Servo ، PWM). تأكد من عدم الصراع مع الكود الخاص بك.

---

خاتمة

تتيح المقاطعات التعامل المستجيب والفعال للأحداث في مشاريع Arduino. من خلال تعلم استخدام المقاطعات الخارجية والتغيير الخارجي والمقاطعات ، يمكنك إنشاء تطبيقات قوية ودقيقة. تجربة مع أنواع مختلفة من المقاطعات لتعزيز مشاريعك وتحسين الأداء!