102_외부인터럽트_실시간감지 ⚡🎯

도로시와 지니가 함께하는 attachInterrupt()로 1마이크로초 만에 반응하는 비상 정지 시스템 구축

• 👧 도로시: “지니야! 아두이노 우노에 디지털 핀이 14개나 있는데, 아무 핀에나 비상 버튼을 달고 인터럽트를 걸어달라고 명령하면 돼?”
• 🐱 지니: “아쉽지만 모든 핀이 외부 인터럽트를 지원하는 건 아니야! 아두이노 우노에서 하드웨어 외부 인터럽트를 번개처럼 처리할 수 있는 전용 VIP 창구는 딱 2번 핀(INT0) 과 3번 핀(INT1) 두 개뿐이란다!”

• 🐶 토토: “바우! 2번과 3번 핀이 바로 아두이노의 전용 비상구 핀이다 멍!”

• 🖥️ 강의 슬라이드: slides.md

1. 도로시의 궁금증: 아두이노 우노의 외부 인터럽트 전용 핀

🎟️ 하드웨어 벡터 테이블(Vector Table)과 직결된 VIP 핀

일반 핀은 CPU가 코드로 읽어야 하지만, 2번과 3번 핀은 마이크로컨트롤러 내부의 인터럽트 컨트롤러 하드웨어와 물리적으로 직결되어 있습니다.

[!IMPORTANT] 왜 0 대신 digitalPinToInterrupt(2)를 쓸까?: 아두이노 메가(Mega 2560)는 2번 핀이 INT4이고 21번 핀이 INT0입니다! 보드마다 하드웨어 핀과 인터럽트 번호 매핑이 완전히 다르기 때문에, 어떤 보드에서도 완벽하게 호환되도록 공식 매크로 함수인 digitalPinToInterrupt(핀번호)를 사용하는 것이 정석입니다.

2. attachInterrupt() 함수의 매개변수와 4가지 감지 모드

📝 인터럽트 등록의 표준 문법

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(핀번호), 실행할_ISR_함수명, 감지_모드);

3. ISR (인터럽트 서비스 루틴) 작성의 3대 황금률

🚨 인터럽트 함수를 짤 때 반드시 지켜야 할 엄격한 규칙

1. delay() 함수 절대 금지!:
   • 아두이노의 delay()와 millis()는 하드웨어 타이머 인터럽트에 의해 시간을 셉니다. 하지만 ISR이 실행되는 동안에는 모든 인터럽트가 잠정 중단되므로, ISR 안에서 delay()를 부르면 시간이 영원히 멈추어 시스템이 락(Lock)에 걸립니다!
2. Serial.print() 사용 자제:
   • 시리얼 통신 또한 인터럽트 버퍼를 사용하므로, 무거운 문자열을 출력하려다 시스템 충돌이 일어납니다.
3. volatile 키워드 필수 선언:
   • ISR 안에서 값을 바꾸고 메인 loop()에서 읽는 모든 전역 변수는 volatile bool ledState = false; 처럼 선언해야 합니다. 그렇지 않으면 컴파일러가 “루프 안에서 이 변수를 바꾸는 코드가 없네?” 하고 변수를 레지스터에 캐싱하여 최신 값을 읽지 못하는 치명적인 버그가 생깁니다.

4. 실습 코드: 5초 동안 멍때려도 즉시 켜지는 비상등

💻 delay(5000)의 긴 잠을 0.000001초 만에 깨우는 실습

const int buttonPin = 2; // 2번 핀 (INT0 외부 인터럽트 전용 핀)
const int ledPin = 13;    // 아두이노 내장 13번 LED

// ISR과 메인 루프가 공유하는 변수는 반드시 volatile 선언!
volatile bool ledState = false;

// 인터럽트 발생 시 1마이크로초 만에 실행되는 특수 함수 (ISR)
void toggleLED() {
  ledState = !ledState; // 0.000001초 만에 불린 상태만 뒤집고 초고속 탈출!
}

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  // 내부 풀업 저항 활성화 (평소 HIGH, 버튼 누르면 LOW)
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  
  // 2번 핀에서 전압이 떨어지는(FALLING) 순간 toggleLED 함수를 긴급 호출!
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), toggleLED, FALLING);
  
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("외부 인터럽트 감시 시스템 가동!");
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, ledState); // 현재 상태 반영
  
  Serial.println("메인 루프가 5초 동안 깊은 잠(delay)에 빠집니다...");
  // 메인 프로그램이 5초 동안 멈춰 있어도, 버튼을 누르는 순간
  // 하드웨어 인터럽트가 발생하여 0.000001초 만에 LED가 토글됩니다!
  delay(5000);
}

5. 실습 점검 체크리스트 & 채터링(Debouncing) 주의점

• 버튼을 한 번 눌렀는데 LED가 빠르게 두세 번 켜졌다 꺼져요:
  • 기계식 푸시버튼 내부 금속판이 부딪힐 때 1ms 동안 수십 번 바운싱되는 채터링(Chattering) 현상 때문입니다.
  • 해결책: ISR 안에서 이전 인터럽트 발생 시간(micros())과 비교하여 150ms 이내에 들어오는 연타 신호를 무시하는 소프트웨어 디바운싱을 추가합니다.

🌟 도로시와 지니의 핵심 요약 노트!

• 👧 도로시: “우노의 2번과 3번 핀에 버튼을 달고 attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), 함수, FALLING)을 선언하면 메인 코드가 5초 동안 쉬고 있어도 0초 만에 번개처럼 반응하는구나!”
• 🐱 지니: “완벽해! 이 강력한 외부 인터럽트 기능이 바로 모터 바퀴가 초당 수천 번 회전할 때 펄스를 단 하나도 놓치지 않고 세어주는 엔코더(Encoder) 의 핵심 기반이란다.”
• 🐶 토토: “바우! 이제 모든 핀에서 인터럽트를 지원하는 핀체인지 인터럽트와 엔코더로 출발하자 멍!”