4.3 中断机制

概述

中断是指出现需要时，CPU暂停执行当前程序，转而执行新程序的过程。即在程序运行过程中，系统出现了一个必须由CPU立即处理的事务。此时，CPU暂时中止当前程序的执行转而处理这个事务，这个过程就叫做中断。

众多周知，CPU的处理速度比外设的运行速度快很多，外设可以在没有CPU介入的情况下完成一定的工作，但某些情况下需要CPU为其做一定的工作。

通过中断机制，在外设不需要CPU介入时，CPU可以执行其它任务，而当外设需要CPU时通过产生中断信号使CPU立即中断当前任务来响应中断请求。这样可以使CPU避免把大量时间耗费在等待、查询外设状态的操作上，因此将大大提高系统实时性以及执行效率。

Huawei LiteOS的中断支持：

  • 中断初始化

  • 中断创建

  • 开/关中断

  • 恢复中断

  • 中断使能

  • 中断屏蔽
    4.3.中断机制 - 图1
    Huawei LiteOS 开源版本对应的中断机制暂不支持中断共享。

中断的介绍

与中断相关的硬件可以划分为三类：设备、中断控制器、CPU本身。

设备：发起中断的源，当设备需要请求CPU时，产生一个中断信号，该信号连接至中断控制器。

中断控制器：中断控制器是CPU众多外设中的一个，它一方面接收其它外设中断引脚的输入，另一方面，它会发出中断信号给CPU。可以通过对中断控制器编程实现对中断源的优先级、触发方式、打开和关闭源等设置操作。常用的中断控制器有VIC（Vector Interrupt Controller）和GIC（General Interrupt Controller），在ARM Cortex-M系列中使用的中断控制器是NVIC（Nested Vector Interrupt Controller）。

CPU：CPU会响应中断源的请求，中断当前正在执行的任务，转而执行中断处理程序。

和中断相关的名词解释

中断号：每个中断请求信号都会有特定的标志，使得计算机能够判断是哪个设备提出的中断请求，这个标志就是中断号。

中断请求：“紧急事件”需向CPU提出申请（发一个电脉冲信号），要求中断，及要求CPU暂停当前执行的任务，转而处理该“紧急事件”，这一申请过程称为中断申请。

中断优先级：为使系统能够及时响应并处理所有中断，系统根据中断时间的重要性和紧迫程度，将中断源分为若干个级别，称作中断优先级。Huawei LiteOS支持中断控制器的中断优先级及中断嵌套，同时中断管理未对优先级和嵌套进行限制。

中断处理程序：当外设产生中断请求后，CPU暂停当前的任务，转而响应中断申请，即执行中断处理程序。

中断触发：中断源发出并送给CPU控制信号，将接口卡上的中断触发器置“1”，表明该中断源产生了中断，要求CPU去响应该中断,CPU暂停当前任务，执行相应的中断处理程序。

中断触发类型：外部中断申请通过一个物理信号发送到NVIC，可以是电平触发或边沿触发。

中断向量：中断服务程序的入口地址。

中断向量表：存储中断向量的存储区，中断向量与中断号对应，中断向量在中断向量表中按照中断号顺序存储。

开发指导

使用场景

当有中断请求产生时，CPU暂停当前的任务，转而去响应外设请求。根据需要，用户通过中断申请，注册中断处理程序，可以指定CPU响应中断请求时所执行的具体操作。

功能

Huawei LiteOS 系统中的中断模块为用户提供下面几种功能。

接口名 描述
LOS_HwiCreate 硬中断创建，注册硬中断处理程序
LOS_IntUnLock 开中断
LOS_IntRestore 恢复到关中断之前的状态
LOS_IntLock 关中断
LOS_HwiDelete 硬中断删除

开发流程

  1. 修改配置项

    • 打开硬中断裁剪开关：LOSCFG_PLATFORM_HWI定义为YES

    • 配置硬中断使用最大数：LOSCFG_PLATFORM_HWI_LIMIT

  2. 调用中断初始化Los_HwiInit接口。

  3. 调用中断创建接口LOS_HwiCreate创建中断，根据需要使能指定中断。

  4. 调用LOS_HwiDelete删除中断。

注意事项

  • 根据具体硬件，配置支持的最大中断数及中断初始化操作的寄存器地址。

  • 中断处理程序耗时不能过长，影响CPU对中断的及时响应。

  • 关中断后不能执行引起调度的函数。

  • 中断恢复LOS_IntRestore()的入参必须是与之对应的LOS_IntLock()保存的关中断之前的PRIMASK的值。

  • Cortex-M系列处理器中1-15中断为内部使用，因此不建议用户去申请和创建。

编程实例

实例描述

本实例实现如下功能。

  1. 初始化硬件中断

  2. 中断注册

  3. 触发中断

  4. 查看打印结果

编程示例

前提条件：

在los_config.h中，将LOSCFG\_PLATFORM\_HWI定义为YES。

在los_config.h中，设置最大硬中断个数OS\_HWI\_MAX\_USED\_NUM 。

4.3.中断机制 - 图2
目前的中断测试代码提供了基本框架，中断硬件初始化代码请用户根据开发板硬件情况在Example_Exti0_Init()函数中自行实现。

代码实现如下： 

  1. static void Example_Exti0_Init()
  2. {
  3.     /*add your IRQ init code here*/
  5.     return;
  7. }
  9. static VOID User_IRQHandler(void)
  10. {
  11.     dprintf("\n User IRQ test\n");
  12.     //LOS_InspectStatusSetByID(LOS_INSPECT_INTERRUPT,LOS_INSPECT_STU_SUCCESS);
  13.     return;
  15. }
  17. UINT32 Example_Interrupt(VOID)
  18. {
  19.     UINTPTR uvIntSave;
  20.     uvIntSave = LOS_IntLock();
  22.     Example_Exti0_Init();
  24.     LOS_HwiCreate(6, 0,0,User_IRQHandler,0);//创建中断
  26.     LOS_IntRestore(uvIntSave);
  28.     return LOS_OK;
  29. }

结果验证

4.3.中断机制 - 图3