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技術(shù)專(zhuān)題
嵌入式單片機開(kāi)發(fā)的中斷處理
眾所周知，一方面，在嵌入式系統中普遍使用單片機的一個(gè)重要原因是它們比MPU 和通用CPU 具有及時(shí)性?xún)?yōu)勢。低延遲的外設中斷和中斷嵌套是確保MCU實(shí)時(shí)性能的極大保證。另一方面，在嵌入式系統單片機開(kāi)發(fā)軟件的開(kāi)發(fā)中隨著(zhù)系統功能的日益復雜，無(wú)論是否采用RTOS，多任務(wù)處理都是不可避免的。在裸奔系統中，為了獲得時(shí)間緊迫的任務(wù)來(lái)獲得第一響應，通常有必要實(shí)現外圍中斷嵌套，該嵌套中斷屬于基于外圍設備的硬件中斷嵌套。在RTOS中，分配了所有系統任務(wù)。具有特定優(yōu)先級的內核會(huì )根據優(yōu)先級進(jìn)行調度，實(shí)際上它實(shí)現了一組基于優(yōu)先級的軟件中斷嵌套。嵌套在RTOS中的任務(wù)軟件使用內核滴答計時(shí)器中斷來(lái)連續查詢(xún)RTOS任務(wù)準備列表中每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級，以實(shí)現任務(wù)切換，而外圍硬件中斷不一定需要嵌套。
由于中斷嵌套對于嵌入式單片機開(kāi)發(fā)設計非常重要，所以什么是中斷嵌套？在具體說(shuō)明中斷嵌套之前，有必要先談?wù)勄度胧?/span>MCU的中斷工作機制和中斷優(yōu)先級：
編寫(xiě)準系統的工程師知道，核心CPU一次只能執行一個(gè)任務(wù)/程序代碼/指令，例如數據計算以及與片上外圍設備的交互通信。代碼的執行順序由用戶(hù)自己編寫(xiě)，CPU逐行獲取，解碼和執行。乘積函數的實(shí)現在主函數（通常稱(chēng)為主程序）的while（1）循環(huán)中，并由其他函數不斷調用。但是，在實(shí)際的工作環(huán)境中，許多事件是隨機發(fā)生的，例如網(wǎng)絡(luò )通信，外部IO輸入和其他不確定事件。此時(shí)，CPU必須放下當前正在執行的工作，但要對這些緊急情況做出響應并及時(shí)讀取網(wǎng)絡(luò )消息。處理和響應網(wǎng)絡(luò )通信需求以及及時(shí)的外部IO請求。這種處理稱(chēng)為中斷。
嵌入式單片機開(kāi)發(fā)中的內核CPU異常和各種外設操作可以生成響應中斷，并由中斷控制器統一管理。這樣，CPU可以專(zhuān)注于不產(chǎn)生中斷時(shí)順序執行的任務(wù)，并且僅在產(chǎn)生中斷時(shí)才通過(guò)中斷控制器中斷CPU（通過(guò)向CPU產(chǎn)生高/低信號，此過(guò)程稱(chēng)為打斷）。請求），如果此時(shí)啟用了CPU全局中斷，則CPU將組合中斷向量表和中斷優(yōu)先級配置，根據中斷優(yōu)先級（如果同時(shí)發(fā)生多個(gè)外設中斷），從中斷向量表中取出很高優(yōu)先級中斷服務(wù)程序的ISR地址將當前CPU運行時(shí)環(huán)境壓入堆棧，然后跳轉到中斷ISR地址。如果CPU全局中斷已關(guān)閉，則當前中斷請求將被忽略。
S12核心CPU的中斷/異常處理流程圖如下：
中斷響應-中斷ISR和實(shí)時(shí)中斷
產(chǎn)生中斷時(shí)，中斷控制器會(huì )向核心CPU請求中斷響應。
典型的響應是CPU運行預先準備的中斷ISR。