第4章中断服务函数编写规范

4. 中断服务函数编写规范

中断服务函数，简称 ISR。这东西看着简单，写起来坑不少。我见过太多新手，甚至有些老手，在 ISR 里翻车。今天咱们就聊聊，怎么写一个靠谱的 ISR。

4.1 中断服务函数命名规则

命名这事儿，不同公司有不同规矩。但有几个共识，我建议你记住。

官方推荐命名

STM32 的 HAL 库，中断向量表已经定好了名字。比如：

// 串口1中断
USART1_IRQHandler()

// 定时器2中断
TIM2_IRQHandler()

// 外部中断0
EXTI0_IRQHandler()

这些名字，启动文件里已经声明了。你直接写函数体就行。千万别自己改名字，否则中断进不去。

我个人的命名习惯

如果项目是自己从头搭的，我会加个前缀，方便区分：

// 我的命名风格
void ISR_USART1_Handler(void)
void ISR_TIM2_Handler(void)
void ISR_EXTI0_Handler(void)

这样在代码里搜索 ISR，所有中断函数一目了然。我在一个 10 万行的项目里用过这个规则，找问题快很多。

命名规则总结

使用 HAL 库时，保持官方命名
自己写时，建议加 ISR_ 前缀
名字里包含外设名和通道号
不要用拼音，不要用缩写

4.2 中断服务函数注意事项

这部分是重点。我踩过的坑，都在这儿了。

第一，ISR 要短小精悍

中断服务函数，不是让你写业务逻辑的地方。它的任务只有一个：快速处理，然后退出。你想想看，中断在跑的时候，其他中断都在排队等着。你拖得越久，系统响应越慢。

我曾经接手过一个项目，ISR 里居然做了浮点运算和延时。结果系统时不时卡死。查了三天，最后发现是 ISR 执行时间太长，把其他中断饿死了。

第二，不要调用阻塞函数

在 ISR 里，绝对不能调用这些函数：

HAL_Delay() - 依赖 SysTick 中断，会死锁
printf() - 重定向到串口，串口中断优先级可能更低
malloc() - 不可重入，会破坏堆
任何带等待循环的函数

我曾经犯过的错：在 ISR 里用 HAL_Delay(10)，结果系统直接死机。因为 HAL_Delay 依赖 SysTick 中断，而 SysTick 优先级比当前中断低，永远等不到。这就是典型的死锁。

第三，注意中断优先级

STM32 的中断优先级，分抢占优先级和子优先级。高抢占优先级的中断，可以打断低优先级的。这个要设计好。

中断类型	推荐抢占优先级	说明
系统时钟(SysTick)	0	最高，保证系统调度
外部中断(按键等)	1	需要快速响应
定时器中断	2	周期性任务
串口接收	3	可以稍等
DMA 传输完成	4	最低

这个表不是死的。但原则是：越紧急的中断，优先级越高。

4.3 中断服务函数中的变量使用

变量在 ISR 里用不好，bug 会非常隐蔽。我来说说关键点。

全局变量要加 volatile

ISR 和主循环共享的变量，必须用 volatile 修饰。为什么？因为编译器会优化。它觉得这个变量只在主循环里改，就把它放到寄存器里。结果 ISR 改了内存里的值，主循环读的还是寄存器里的旧值。

// 正确的写法
volatile uint8_t g_uart_rx_flag = 0;

// 错误的写法
uint8_t g_uart_rx_flag = 0;  // 编译器可能优化掉

变量类型要小心

在 ISR 里，尽量用 uint8_t、uint16_t、uint32_t 这些确定长度的类型。别用 int，不同平台长度不一样。我见过一个坑：在 STM32F103 上 int 是 32 位，换到 STM32F030 上还是 32 位，但有人以为会变，结果溢出。

ISR 内部变量

ISR 内部的局部变量，没问题。但要注意栈空间。如果 ISR 嵌套很深，栈可能溢出。我建议 ISR 里的局部变量不要超过 10 个，数组尽量用静态的。

小技巧：在 ISR 里只做标记，不做处理。比如串口收到数据，ISR 里只设一个标志位，主循环里再处理数据。这样 ISR 执行时间极短，系统响应快。

// 推荐的 ISR 写法
volatile uint8_t g_data_ready = 0;
uint8_t g_rx_buffer[256];

void USART1_IRQHandler(void)
{
    // 只做最必要的事
    if (LL_USART_IsActiveFlag_RXNE(USART1))
    {
        g_rx_buffer[g_rx_index++] = LL_USART_ReceiveData8(USART1);
        g_data_ready = 1;  // 通知主循环
    }
}

嗯，这里要注意：g_rx_index 也要加 volatile，而且主循环里要处理溢出。

原子操作问题

在 Cortex-M3/M4 上，对 32 位变量的读写是原子的。但 8 位、16 位变量不一定。如果 ISR 和主循环同时操作一个变量，可能读到半新半旧的值。解决办法：

关中断再操作（不推荐，影响实时性）
用原子操作函数（如 __LDREXB、__STREXB）
用消息队列传递数据

我个人习惯用消息队列。FreeRTOS 的消息队列，在 ISR 里用 xQueueSendFromISR()，安全又方便。

总结一下：ISR 的编写，说白了就是「快进快出」。命名规范、注意阻塞、变量加 volatile，这三点做到，基本不会出大问题。我见过太多项目，因为 ISR 写得不好，后期改得痛不欲生。你想想看，中断是系统的脉搏，脉搏乱了，整个系统就完了。

好了，这一节就到这儿。记住我说的，写 ISR 的时候，多想想「我这个函数能在 10 微秒内跑完吗？」。如果不能，就该重构了。

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4. 中断服务函数编写规范

4.1 中断服务函数命名规则

4.2 中断服务函数注意事项

4.3 中断服务函数中的变量使用