嵌入式基礎(chǔ)知識(shí)-中斷處理過程

本篇來介紹中斷，這是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的重要概念。

1 中斷基本概念

中斷是CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件作出的一種反應(yīng)。

中斷的一些基本概念：

中斷源：引起中斷的事件稱為中斷源

中斷請(qǐng)求：中斷源向CPU提出處理的請(qǐng)求稱為中斷請(qǐng)求

中斷向量：中斷源的識(shí)別標(biāo)志，中斷服務(wù)程序的入口地址

中斷向量表：按照中斷類型號(hào)從小到大的順序存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的中斷向量，總共存儲(chǔ)256個(gè)中斷向量

斷點(diǎn)：發(fā)生中斷時(shí)被打斷程序的暫停點(diǎn)稱為斷點(diǎn)

中斷響應(yīng)：CPU暫?，F(xiàn)行程序轉(zhuǎn)而為響應(yīng)中斷請(qǐng)求的過程稱為中斷響應(yīng)

關(guān)中斷：在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)過程中都要先關(guān)閉中斷，避免堆棧錯(cuò)誤

保存現(xiàn)場(chǎng)：保存程序當(dāng)前斷點(diǎn)執(zhí)行所需的寄存器和相關(guān)數(shù)據(jù)

中斷服務(wù)程序：處理中斷源的程序稱為中斷處理程序

中斷處理：CPU執(zhí)行有關(guān)的中斷服務(wù)函數(shù)稱為中斷處理

中斷返回：返回?cái)帱c(diǎn)的過程稱為中斷返回

2 中斷的分類

2.1 硬/軟中斷

按中斷源的不同，可分為：

硬件中斷：由CPU外部的硬件，引入的中斷，是隨機(jī)的

軟件中斷：軟件中斷其實(shí)并不是真正的中斷，它們只是可被調(diào)用執(zhí)行的一般程序，是預(yù)先設(shè)計(jì)的

2.2 外/內(nèi)中斷

根據(jù)中斷源所在的位置，可以分：

外部中斷：一般指由計(jì)算機(jī)外設(shè)發(fā)出的中斷請(qǐng)求，如：鍵盤中斷、打印機(jī)中斷、定時(shí)器中斷等

內(nèi)部中斷：是指如運(yùn)算出錯(cuò)（除數(shù)為零、運(yùn)算溢出、單步中斷等）所引起的中斷

2.3 可/非屏蔽中斷

按是否可屏蔽，可分為：

可屏蔽中斷：通過INTR（Interrupt Require）線向CPU請(qǐng)求的中斷，此類中斷并不會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行，可隨時(shí)處理，或不處理。此外，除受本身的屏蔽位控制外，還受一個(gè)總的中斷允許標(biāo)志位IF（Interrupt ?Flag）的控制

非屏蔽中斷（不可屏蔽中斷）：非屏蔽中斷是出現(xiàn)在NMI（Non Maskable Interrupt）線上的請(qǐng)求 ，不受中斷標(biāo)志位IF的影響，內(nèi)部中斷是不可屏蔽的中斷

3 中斷處理具體細(xì)節(jié)

中斷的整個(gè)處理過程，由硬件和軟件共同完成，具體處理細(xì)節(jié)如下圖：

根據(jù)此圖，再來分析下各個(gè)過程：

關(guān)中斷：進(jìn)入不可響應(yīng)中斷請(qǐng)求的中斷，由硬件自動(dòng)完成

保存斷點(diǎn)：把當(dāng)前的程序計(jì)數(shù)器PC中的內(nèi)容保存起來，用于中斷處理結(jié)束后能繼續(xù)執(zhí)行主程序

識(shí)別中斷源：有多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求時(shí)，只能響應(yīng)最高優(yōu)先級(jí)的，因此需進(jìn)一步判斷中斷源

保存現(xiàn)場(chǎng)和屏蔽字：進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，要先保存現(xiàn)場(chǎng)

設(shè)置新的屏蔽字：用于改變中斷優(yōu)先級(jí)和控制中斷的產(chǎn)生

開中斷：執(zhí)行中斷程序時(shí)，打開中斷可實(shí)現(xiàn)更高優(yōu)先級(jí)的中斷響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套

執(zhí)行中斷服務(wù)程序：執(zhí)行中斷服務(wù)程序中的內(nèi)容

再次關(guān)中斷：使得恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和屏蔽字時(shí)不會(huì)被中斷打斷

恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和屏蔽字：使現(xiàn)場(chǎng)和屏蔽字恢復(fù)到中斷之前的狀態(tài)

再次開中斷：中斷執(zhí)行完，現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)完后，可以打開中斷

中斷返回：返回原程序繼續(xù)執(zhí)行

處理過程，會(huì)經(jīng)歷兩次的開/關(guān)中斷，也可用下圖描述

4 總結(jié)

本編介紹了中斷基本概念，中斷的分類，以及 中斷處理的具體細(xì)節(jié)