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標(biāo)題: 干貨！基于OS應(yīng)用中的中斷處理 [打印本頁]

作者: 51黑ele 時間: 2016-5-16 09:44
標(biāo)題: 干貨！基于OS應(yīng)用中的中斷處理
1：基本的ISR要素
在μC/OS-II和μC/OS-III中，中斷處理中與內(nèi)核相關(guān)的代碼并不一定由應(yīng)用開發(fā)人員實現(xiàn)。
實時內(nèi)核可以被視為任務(wù)管理器，是一個將應(yīng)用開發(fā)人員編寫的代碼作為任務(wù)集合在一起的軟件模塊。大多數(shù)基于OS的應(yīng)用，不僅僅包含任務(wù)。通常情況下，基于OS應(yīng)用的開發(fā)人員會整合任務(wù)與中斷服務(wù)程序（ISR），以滿足系統(tǒng)需求。
基于OS應(yīng)用中的ISR會根據(jù)使用內(nèi)核的不同，采用不同的格式。翻閱過Micriμm的μC/OS-II和μC/OS-III內(nèi)核書的人，會了解到μC/OS-II和μC/OS-III中，提供了類似于下面的ISR例子。App_ISR()在該函數(shù)的中間部分調(diào)用，App_ISR()表示ISR應(yīng)用相關(guān)的部分，而該例子的偽代碼部分與內(nèi)核相關(guān)。
ExampleISR:
Save CPU registers;
OSIntEnter();
App_ISR();
OSIntExit();
Restore CPU registers;
Return
ISR中描述的許多操作是為了易于搶占（一個較高優(yōu)先級任務(wù)需要從一個較低優(yōu)先級的任務(wù)中獲取CPU使用權(quán)的機(jī)制）。偽代碼首先保存寄存器，確保即使App_ISR()的行為使一個新的任務(wù)就緒運(yùn)行，中斷處理之前正在運(yùn)行的任務(wù)最終能夠恢復(fù)其執(zhí)行。保存寄存器后，調(diào)用OSIntEnter()，遞增計數(shù)器來通知內(nèi)核正在處理中斷，后面，類似的調(diào)用OSIntExit()，遞減計數(shù)器。如果計數(shù)器減為零（即沒有額外的中斷嵌套處理），OSIntExit()運(yùn)行內(nèi)核調(diào)度器，確定ISR應(yīng)該返回被中斷的任務(wù)，或者由于App_ISR()的行為，導(dǎo)致中斷的任務(wù)被搶占。
雖然這個例子的偽代碼被認(rèn)為是μC/OS-II和μC/OS-III中“典型”的ISR，應(yīng)用程序開發(fā)人員并非總是需要實現(xiàn)該函數(shù)執(zhí)行的所有操作。某些微控制器的中斷控制器允許OS能夠輕松地將保存寄存器，恢復(fù)寄存器，調(diào)用OSIntEnter()和OSIntExit()的代碼包含在BSP或啟動代碼中，應(yīng)用開發(fā)人員僅負(fù)責(zé)App_ISR()。很多“經(jīng)典”的ARM處理器，如ARM7和ARM9系列的處理器，使用一個入口處理中斷請求（IRQ），可以使用這種方法。

確定那些代碼需要寫到用戶自己的ISR中，可以查閱Micriμm的豐富的應(yīng)用文檔，包括μC/OS-III的書，文檔中包含硬件無關(guān)的內(nèi)容（包括該版本更詳細(xì)的偽代碼），例程介紹和特定硬件平臺的底層代碼。書中的示例項目及其他的例子都可以在Micrium公司的網(wǎng)站下載，這些例程也是中斷相關(guān)信息的理想?yún)⒖荚础；讦藽/OS-II或μC/OS-III的例程中，至少實現(xiàn)了一個ISR-節(jié)拍中斷，內(nèi)核通過該中斷實現(xiàn)時間相關(guān)的服務(wù)，很多例程中包含額外的ISR，你可以使用其作為自己代碼的模板。
通過參考Micriμm例程建立的代碼，可以確保你的ISR工作正常。然而，并不意味著，你的實現(xiàn)與例程完全一致。在μC/OS-II和μC/OS-III中，ISR不受內(nèi)核管理也是可以的，但需具備一些關(guān)鍵條件。下面將討論這個話題。
2：不受內(nèi)核監(jiān)控的中斷處理
基于μC/OS-II和μC/OS-III的應(yīng)用程序中經(jīng)常使用不受內(nèi)核監(jiān)控的ISR，以快速響應(yīng)某些事件。
在中斷處理的第一節(jié)，展示了Micriμm的μC/OS-II和μC/OS-III中典型的ISR格式。本文中，將介紹另一種類型的不受內(nèi)核監(jiān)控的ISR。與第一種方式相比，這種方式系統(tǒng)開銷小，但它并不適用于所有的ISR。
不受內(nèi)核監(jiān)控的方式用于不需要使用內(nèi)核服務(wù)的ISR，例如，不需要發(fā)送消息到消息隊列或給任務(wù)發(fā)信號量的ISR中。使用不受內(nèi)核監(jiān)控的ISR的前提是，該中斷永遠(yuǎn)不會導(dǎo)致?lián)屨及l(fā)生。換句話說，由于它們不涉及任何內(nèi)核服務(wù)，永遠(yuǎn)不會導(dǎo)致其他任務(wù)就緒。這種類型的ISR不會調(diào)用任何導(dǎo)致?lián)屨及l(fā)生的內(nèi)核服務(wù)。
開發(fā)不受內(nèi)核監(jiān)控的ISR的關(guān)鍵是ISR嵌套。通常，μC/OS-II和μC/OS-III支持中斷嵌套。然而，開發(fā)人員在實現(xiàn)受內(nèi)核管理和不受內(nèi)核管理的ISR時，應(yīng)該努力確保前者不能中斷后者。對于這種情況，采用優(yōu)先級機(jī)制是理想的方式，如下圖所示，不受內(nèi)核管理的中斷優(yōu)先級高于受內(nèi)核管理的中斷。

第一節(jié)中提供的ISR例程中包含了了兩個內(nèi)核函數(shù)調(diào)用–OSIntEnter()和OSIntExit()，在不受內(nèi)核監(jiān)控的ISR中，不需要這兩個函數(shù)。因此，該類型的ISR格式如下所示。應(yīng)該指出的是，保存CPU寄存器的方法不一定相同，因為它可能不需要保存所有涉及上下文切換的寄存器。此外，開發(fā)不受內(nèi)核監(jiān)控的ISR的開發(fā)人員需牢記，前面的ISR代碼中可以添加代碼來重新啟用中斷，以實現(xiàn)中斷嵌套，然而，在不受內(nèi)核監(jiān)控的ISR中，這種處理方式是有問題的。
NonKernelAwareISR:
Save CPU registers;
App_ISR();
Restore CPU registers;
Return
在μC/OS-II和μC/OS-III觀察到的中斷例程的不同方式，使得寫這些代碼的工作變得有挑戰(zhàn)性。然而，根據(jù)上面的信息和前一篇文章的內(nèi)容，總結(jié)出實現(xiàn)ISR開發(fā)的兩條基本規(guī)則：
應(yīng)用開發(fā)人員需基于不同的中斷控制器，實現(xiàn)中斷相關(guān)的代碼，參考Micriμm的文檔和示例項目來確定適用于用戶平臺的 “典型”的ISR。
如果ISR程序不使用內(nèi)核服務(wù)，不會被使用內(nèi)核服務(wù)的程序中斷，可以使用不受內(nèi)核監(jiān)控的方式實現(xiàn)ISR，減少系統(tǒng)開銷。
基于這些規(guī)則，你可以充分利用嵌入式微控制器的功能，使用任務(wù)和中斷編寫可靠的應(yīng)用程序。更多信息可以參考μC/OS-II和μC/OS-III書及在線文檔。

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