在智能漏电断路器的开发中，中断服务程序（ISR）的设计直接决定了系统对漏电、过载等紧急事件的响应速度，而优先级配置与响应速度优化则是确保系统实时性和可靠性的核心。以下从优先级管理、响应速度优化、典型场景实现三个维度展开分析。

### 一、优先级配置：基于紧急程度的动态分层
智能漏电断路器需同时处理漏电检测、过载保护、通信指令、按键操作等多类中断，其优先级配置需遵循“紧急事件优先、关键功能保障”原则：
1. **硬件级优先级分层**
以STM32微控制器为例，通过NVIC（嵌套向量中断控制器）配置抢占优先级和子优先级。例如：
- **漏电检测中断**（EXTI线）：设为最高抢占优先级（如优先级0），确保漏电信号触发后立即响应，避免电弧火灾风险。
- **过载保护中断**（定时器）：设为次高优先级（如优先级1），在电流超过阈值时快速切断电源。
- **通信中断**（UART/CAN）：设为中等优先级（如优先级2），用于接收上位机指令，但允许被高优先级中断打断。
- **按键中断**（GPIO）：设为最低优先级（如优先级3），仅用于参数设置，不影响核心保护功能。

2. **动态优先级调整**
在RTOS环境下，可通过任务调度与中断优先级联动实现动态调整。例如：
- 当系统检测到漏电风险时，临时提升漏电检测中断的优先级，确保其优先于其他中断执行。
- 在通信中断处理中，若接收到紧急控制指令（如远程断电），可暂停低优先级任务（如数据显示），优先处理指令。

3. **优先级反转避免**
采用优先级继承协议（Priority Inheritance）防止高优先级任务因等待低优先级资源而被阻塞。例如：
- 若漏电检测中断需访问共享资源（如EEPROM），而该资源被低优先级通信中断占用，则通信中断的优先级会临时提升至漏电检测中断的级别，确保资源快速释放。

### 二、响应速度优化：从硬件到软件的全链路加速
1. **硬件层优化**
- **中断触发阈值调整**：根据漏电电流大小动态调整触发阈值。例如，当检测到突变漏电（如电弧故障）时，立即触发中断；对于缓变漏电（如设备老化），可延迟触发以避免误动作。
- **专用外设加速**：利用硬件比较器直接生成中断信号，减少软件判断时间。例如，通过零序电流互感器（CT）检测剩余电流，当电流超过设定值时，硬件比较器直接输出中断信号，无需CPU参与阈值比较。

2. **中断服务程序（ISR）优化**
- **快进快出原则**：ISR仅完成必要操作（如读取数据、设置标志位），耗时任务（如数据显示、数据存储）交由主循环或任务队列处理。例如：
```c
volatile uint8_t leak_data[16];
volatile bool leak_flag = false;

void EXTI0_IRQHandler(void) {
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)) {
leak_data[0] = ADC_Read(); // 快速读取漏电电流
leak_flag = true; // 设置标志位
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
}
}
```
- **避免阻塞操作**：ISR中禁用长耗时函数（如`printf`、`sprintf`）、浮点运算（尤其是64位浮点）和动态内存分配。例如，用硬件双精度浮点指令替代软件浮点运算，速度可提升10倍。
- **局部中断替代全局中断**：在多串口场景中，仅关闭当前串口的中断（如`__set_BASEPRI`），而非全局中断（如`__set_PRIMASK`），减少中断延迟。

3. **RTOS集成优化**
- **零中断延迟RTOS**：采用支持零中断延迟的RTOS（如RTX5），通过SVC软中断调用任务级API，避免ISR中开关中断的开销。
- **中断级API优化**：将RTOS的中断级API（如信号量、消息队列）放入ISR FIFO统一处理，减少上下文切换时间。

### 三、典型场景实现：漏电保护与通信的协同
1. **漏电保护中断处理**
- **触发条件**：零序电流互感器检测到剩余电流超过30mA（家用场景）或300mA（工业场景）。
- **ISR流程**：
1. 读取剩余电流值并存储至环形缓冲区。
2. 设置漏电标志位，触发脱扣器动作。
3. 通过CAN总线发送漏电事件（优先级2）至上位机。
4. 记录故障时间、电流值至EEPROM（异步处理）。

2. **通信中断处理**
- **触发条件**：接收上位机指令（如参数设置、远程复位）。
- **ISR流程**：
1. 读取指令数据并存储至FIFO队列。
2. 设置通信标志位，由主循环解析指令。
3. 若指令为紧急断电，临时提升漏电检测中断优先级，确保快速响应。

### 四、验证与测试：量化响应速度
1. **中断延迟测量**
- 通过GPIO翻转法测量ISR执行时间：在ISR入口和出口分别翻转GPIO，用示波器捕捉高电平持续时间。例如，优化后的漏电检测ISR执行时间可从24.3μs缩短至12μs。
- 测试不同优先级中断的抢占效果：验证高优先级中断（如漏电检测）能否在10μs内打断低优先级中断（如通信）。

2. **压力测试**
- 模拟多中断并发场景：同时触发漏电、过载、通信中断，验证系统能否按优先级顺序处理。
- 长期稳定性测试：连续运行72小时，监测中断丢失率（目标<0.1%）和误动作率（目标=0）。

### 五、总结：优先级与响应速度的平衡艺术
智能漏电断路器的中断服务程序设计需在优先级配置与响应速度优化间找到平衡点：
- **优先级配置**：通过硬件分层、动态调整和反转避免，确保紧急事件优先处理。
- **响应速度优化**：从硬件触发、ISR精简到RTOS集成，全链路减少延迟。
- **典型场景实现**：以漏电保护为核心，兼顾通信与参数设置，实现功能协同。

通过上述方法，智能漏电断路器可在漏电检测响应时间<1ms、中断丢失率<0.1%的指标下稳定运行，满足IEC 60947-2标准对选择性保护的要求。