【組み込み】タイマ割り込みで周期処理を作る方法｜sleep待ちとの違いと実装の考え方

2026年6月14日

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今回は、組み込み開発でよく使うタイマ割り込みによる周期処理について解説します。

LED点滅、センサの定期取得、ウォッチドッグ監視、通信タイムアウト管理など、組み込みでは「一定間隔で処理したい」場面が多くあります。
このとき、単純に sleep や待ちループで時間を空ける方法もありますが、実機ではそれだけでは扱いづらいケースが少なくありません。

そこで重要になるのが、ハードウェアタイマと割り込みを使って周期処理を作る考え方です。
この記事では、sleep 待ちとの違いを整理しつつ、タイマ割り込みで周期処理を組む基本パターンと、実装時に気をつけたいポイントを紹介します。

周期処理とは

周期処理とは、一定時間ごとに同じ処理を繰り返すことです。
たとえば以下のような処理が該当します。

10msごとにボタン状態を読む
100msごとに温度センサを取得する
1秒ごとにステータスLEDを切り替える
一定周期で通信のタイムアウトを監視する

PC向けアプリではスレッドやイベントループで扱うことが多いですが、組み込みではタイマ割り込みを基準に動かすのが基本になります。

sleep待ちとタイマ割り込みの違い

sleep待ちの特徴

sleep や単純な待ちループは、書き方が分かりやすいのが利点です。

while (1) {
    read_sensor();
    sleep_ms(100);
}

この形は動作イメージをつかみやすい一方で、次のような問題があります。

待っている間にCPUが他の処理をしにくい
処理時間のぶんだけ周期がずれやすい
複数の周期処理を同時に扱いにくい
割り込みや非同期イベントとの設計がかみ合いにくい

たとえば read_sensor() に20msかかると、100ms周期のつもりでも実際には120msごとの実行になりやすくなります。

タイマ割り込みの特徴

一方、タイマ割り込みでは、ハードウェアタイマが一定周期で割り込みを発生させます。
そのため、メインループの状態に関係なく、時間の基準を比較的安定して作れます。

volatile uint32_t tick_ms = 0;

void timer_isr(void)
{
    tick_ms++;
}

このように1msごとのカウンタを作っておけば、メイン側で「何ms経過したか」を基準に処理を分けられます。

タイマ割り込みで周期処理を作る基本パターン

実務では、割り込み内では最小限の処理だけを行い、実際の仕事はメインループで実行する形がよく使われます。

1msティックを作る

volatile uint32_t tick_ms = 0;

void timer_isr(void)
{
    tick_ms++;
}

メインループ側で周期判定する

int main(void)
{
    uint32_t last_led = 0;
    uint32_t last_sensor = 0;

    while (1) {
        uint32_t now = tick_ms;

        if ((now - last_led) >= 1000) {
            last_led = now;
            toggle_led();
        }

        if ((now - last_sensor) >= 100) {
            last_sensor = now;
            read_sensor();
        }
    }
}

この方法なら、1つのタイマを基準に複数の周期処理を管理できます。
100ms周期と1000ms周期を同時に動かす場合でも、別々に sleep を書く必要がありません。

実装時に押さえたいポイント

割り込みの中で重い処理をしない

タイマ割り込みの中でセンサ通信や文字列処理まで実行すると、次の割り込みに影響が出やすくなります。
割り込み内は、フラグ更新やカウンタ加算など短い処理にとどめるのが基本です。

volatile uint8_t sensor_request = 0;

void timer_isr(void)
{
    static uint16_t cnt = 0;
    cnt++;

    if (cnt >= 100) {
        cnt = 0;
        sensor_request = 1;
    }
}

メインループでは、そのフラグを見て実際の処理を行います。