嵌入式C语言--中断服务程序

本文主要是介绍嵌入式C语言--中断服务程序，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

嵌入式C语言–中断服务程序

一. 中断的概念

所谓中断是指当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生的某一事件（如一个电平的变化，一个脉冲的发生或定时器计数溢出等）请求CPU迅速去处理，于是CPU暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件。中断服务处理完该事件以后，再回到原来被中止的地方继续原来的工作。
中断是一种硬件机制，用于通知CPU有个异步事件发生了。中断一旦被系统识别，CPU则保存部分(或全部)现场(context)，即部分(或全部）寄存器的值，跳转到专门的子程序，称为中断服务程序(ISR)。中断服务程序做事件处理，处理完成后执行任务调度，程序回到就绪态优先级最高的任务开始运行（对于可剥夺型内核）。
中断服务程序ISR英文全称是interrupt service routine。

二. 中断的作用

中断提供了应用程序与现实世界中发生的事情之间的接口。例如，我们可以使用中断来捕获触发的按钮、看门狗喂狗操作、计算发生的时间等。
在OS中ISR是不可缺少的一部分，它提供了软件和外界的事件的联系方式（如ADC，can通信）和软件内事件及时响应的可能（如DMA,TOM）。

三. 中断向量表

存放在内存中的一个数组，内容是中断服务函数的地址们（数组下标与中断优先级对应，也称中断向量）。当中断来临，根据中断向量查询中断向量表，根据地址找到对应的服务函数。
它根据芯片类型和编译器类型所生成的，指向每个可能产生中断的中断源。在多核系统中可以生成多个向量表。

四. 中断的优先级

中断的优先级有单级和多级两种。
单级：所有中断为同一优先级，即一个中断执行时，其他中断需等待其结束后再执行
多级：高优先级中断可以抢占低优先级中断

五. 中断函数设计规则

中断是嵌入式系统中重要的组成部分，这导致了很多编译开发商提供一种扩展-让标准C支持中断。其代表事实是，产生了一个新的关键字 __interrupt。
1）ISR 不能返回一个值（都应该为void类型）。
2）ISR 不能传递参数。
3）ISR不支持浮点运算。
在许多的处理器/编译器中，浮点一般都是不可重入的。有些处理器/编译器需要让额外的寄存器入栈，有些处理器/编译器就是不允许在ISR中做浮点运算。此外，ISR应该是短而有效率的，在ISR中做浮点运算是不明智的。另外中断服务程序是运行在内核态的，内核通常是不支持浮点运算的。
4）ISR程序需要短小精练
5）printf(char * lpFormatString,…)函数会带来重入和性能问题，不能在ISR中采用。

六. 中断服务程序的流程

这里一共分为了四步，保护现场、中断服务、恢复现场、中断返回。
保护现场：程序断点的保护（中断隐指令完成），寄存器内容的保护（进栈指令）。
中断服务：对不同的I/O设备具有不同内容的设备服务。
恢复现场：出栈指令。
中断返回：返回到原程序的断点处。

七. Vector中的中断分类

中断处理ISR的全称是Interrupt Service Routine: ISR。它分为了1类中断和2类中断。

1）0类中断

只有vector才有此概念，不受OS管控
0类中断是vector工具链特有的。0类中断比1类中断具有更低的延迟。

2）1类中断

不使用OS提供的API，不受OS管控。ISR完成后程序返回被打断处继续执行，即中断对任务管理没有影响，这里的没有影响指的是不会引起新的任务调度，比如，任务A被一类中断打断后，一类中断运行完后从任务A被打断的位置继续执行，不会去执行任务B。
简单来说就是中断执行完毕后会回到产生中断的地方，不会影响到任务的执行。
DisableAllInterrupts() EnableAllInterrupts() SuspendOSInterrupts() ResumeOSInterrupts()
这几个接口函数可用于控制一类中断，当然也可以用于2类中断。

3）2类中断

由OS管理，OS提供一个ISR的运行架构，ISR中可以调用OS提供的API。受OS管控，可以调用部分OS服务，例如在taskA中产生中断，中断中激活优先级更高的taskB，taskB运行完后继续回到taskA产生中断的地方执行SuspendOSInterrupts()和ResumeOSInterrupts()用于2类中断。2类中断优先级比1类低。

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