LiteOS——MCU中斷切換原理【拜托了，物聯(lián)網(wǎng)！】

0、前沿

嵌入式經(jīng)常會(huì)說到“中斷”的概念，那中斷到底是什么呢？MUC如何完成中斷任務(wù)的呢？

1、中斷概念

中斷（Interrupt）是指處理器接收到來自硬件或軟件的信號(hào)，提示發(fā)生了某個(gè)事件，應(yīng)該被注意，這種情況就稱為中斷。

通常，在接收到來自外圍硬件（相對(duì)于中央處理器和內(nèi)存）的異步信號(hào)，或來自軟件的同步信號(hào)之后，處理器將會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的硬件／軟件處理。發(fā)出這樣的信號(hào)稱為進(jìn)行中斷請(qǐng)求（interrupt request，IRQ）。硬件中斷導(dǎo)致處理器通過一個(gè)運(yùn)行信息切換（context switch）來保存執(zhí)行狀態(tài)（以程序計(jì)數(shù)器和程序狀態(tài)字等寄存器信息為主）；軟件中斷則通常作為MCU指令集中的一個(gè)指令，以可編程的方式直接指示這種運(yùn)行信息切換，并將處理導(dǎo)向一段中斷處理代碼。中斷在計(jì)算機(jī)多任務(wù)處理，尤其是即時(shí)系統(tǒng)中尤為有用。這樣的系統(tǒng)，包括運(yùn)行于其上的操作系統(tǒng)，也被稱為“中斷驅(qū)動(dòng)的”。

2、中斷過程

在實(shí)際運(yùn)行中，一旦設(shè)備通過某引腳N向MCU發(fā)出中斷指令，后者便向MUC的INTR引腳發(fā)送中斷信號(hào)。MCU通過INTA引腳通知MCU中斷有效（這個(gè)過程實(shí)際上還包括對(duì)此MCU的選址），后者即通過地址總線將對(duì)應(yīng)引腳N的中斷類型碼發(fā)送給MCU。MCU得到中斷類型碼后，先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)

保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：

1??狀態(tài)寄存器進(jìn)行壓棧；

2??關(guān)閉中斷；

3??將當(dāng)前代碼段寄存器CS和程序計(jì)數(shù)器IP壓棧。

現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)完成后，MCU開始按照前述的兩步驟翻譯中斷程序入口地址。在得到中斷處理程序地址之后但調(diào)用中斷處理程序之前，CPU會(huì)再檢查一下NMI引腳是否有信號(hào)，以防在剛才的處理過程中忽略了可能的NMI中斷。NMI的優(yōu)先級(jí)始終高于INTR。

在程序結(jié)束時(shí)，應(yīng)該按與壓棧保護(hù)時(shí)相反的順序彈出各寄存器的值。中斷程序的最后一句始終是IRET指令，這條指令將棧頂6個(gè)字節(jié)分別彈出并存入IP、CS和FLAGS寄存器，完成了現(xiàn)場(chǎng)的還原。

3、中斷類型

常見MCU架構(gòu)定義的中斷類型分為 ：

外部中斷（External Interrupt），指來自處理器核外部的中斷，例如 GPIO、UART 等產(chǎn)生的中斷

計(jì)時(shí)器中斷（Timer Interrupt） ，指來自計(jì)時(shí)器的中斷

軟件中斷（Software Interrupt） ，指來自軟件自己觸發(fā)的中斷

調(diào)試中斷（Debug Interrupt），專用于實(shí)現(xiàn)調(diào)試器

4、中斷控制器

Cortex-M 系列包含一個(gè) NVIC（嵌套中斷向量控制器）提供硬件嵌套中斷服務(wù)。在中斷發(fā)生時(shí)，NVIC 自動(dòng)取出對(duì)應(yīng)的服務(wù)例程入口地址，并且直接調(diào)用，無需軟件判定中斷源。另外 M 系列包含一個(gè)基本的 systick 定時(shí)器，配合 NVIC 工作，用于系統(tǒng)計(jì)數(shù)。

5、LiteOS的中斷管理

Huawei LiteOS對(duì)傳統(tǒng)MCU控制中使用中斷進(jìn)行管理處理，其中斷特性為：

中斷共享，且可配置。

中斷嵌套，即高優(yōu)先級(jí)的中斷可搶占低優(yōu)先級(jí)的中斷，且可配置。

使用獨(dú)立中斷棧，可配置。

可配置支持的中斷優(yōu)先級(jí)個(gè)數(shù)。

可配置支持的中斷數(shù)。

LIteOS在開發(fā)中斷程序會(huì)涉及到創(chuàng)建中斷、設(shè)置中斷親和性、使能中斷、觸發(fā)中斷、屏蔽中斷、刪除中斷一些列操作

#include "los_hwi.h" #include "los_typedef.h" #include "los_task.h" STATIC VOID HwiUsrIrq(VOID) //中斷服務(wù)程序，觸發(fā)后跳轉(zhuǎn)到這里執(zhí)行。 { printf("\n in the func HwiUsrIrq \n"); } /* cpu0 trigger, cpu0 response */ UINT32 It_Hwi_001(VOID) { UINT32 ret; UINT32 irqNum = 26; /* ppi */ UINT32 irqPri = 0x3; ret = LOS_HwiCreate(irqNum, irqPri, 0, (HWI_PROC_FUNC)HwiUsrIrq, 0); //創(chuàng)建中斷，中斷好配置，中斷服務(wù)函數(shù)地址說明，優(yōu)先級(jí)配置 if (ret != LOS_OK) { return LOS_NOK; } #ifdef LOSCFG_KERNEL_SMP ret = LOS_HwiSetAffinity(irqNum, CPUID_TO_AFFI_MASK(ArchCurrCpuid())); //設(shè)置中斷親和性 if (ret != LOS_OK) { return LOS_NOK; } #endif ret = LOS_HwiEnable(irqNum);//使能中斷 if (ret != LOS_OK) { return LOS_NOK; } ret = LOS_HwiTrigger(irqNum);/ if (ret != LOS_OK) { return LOS_NOK; } LOS_TaskDelay(1); ret = LOS_HwiDisable(irqNum);//去使能中斷 if (ret != LOS_OK) { return LOS_NOK; } ret = LOS_HwiDelete(irqNum, NULL);//刪除中斷服務(wù)連接，釋放內(nèi)存 if (ret != LOS_OK) { return LOS_NOK; } return LOS_OK; }

上面利用代碼進(jìn)行簡(jiǎn)要明。使用這些前提都是在LiteOS設(shè)置中打開和配置好中斷功能。

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