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  • 外部中断处理过程是如何的
    2021-05-11 23:55:29

    找了介绍ARM的外部中断处理过程的很多资料,但是大部分文章介绍的都不太清楚,现在自己总结如下:

    我认为,ARM外部中断处理过程应该从静态核动态两个方面来解释:

    静态方面,需要系统做如下准备工作:

    1.初始化各中断分发例程在内存中的地址,在s3c2410init.s中是如下代码:

    ^    _ISR_STARTADDRESS

    HandleIRQ     #    4

    .......

    2.准备中断处理子程序IRQ

    3.宏$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel,该宏实现了跳转进入中断处理子程序IRQ的功能,不通中断调用宏如下:

    HandlerIRQ   HANDLER HandleIRQ

    HandlerFIQ   HANDLER HandleFIQ

    ........

    4.系统自己建立中断向量表

    b HandlerIRQ

    b HandlerFIQ

    ..........

    5.在系统启动初始化阶段将中断处理子程序地址放入HandleIRQ(在第一步中建立)所指向的空间。

    到此为止,我们已经建立好了完整的中断处理程序。

    下面,我们从动态方面介绍中断处理过程:

    1.产生外部中断

    2.CPU自动执行0x18处指令(应为跳转指令),跳转进入宏HandlerIRQ。

    3.在宏HandlerIRQ中,跳转进入IRQ中断处理子程序(在系统初始化时已经把IRQ中断处理子程序地址放入HandleIRQ指向地址空间),从而响应中断。

    至此,从动态方面解释中断处理过程完毕。

    1.开中断

    2.发生中断 内核自动跳转到0x0000018,0x0000018处应该又一个b HandlerIRQ (中断向量表)

    3.进入IRQ中断异常,执行b HandlerIRQ 这条指令在启动代码bootloder中定义好了

    4.跳转到HandlerIRQ      HANDLER HandleIRQ   调用宏$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel

    5.宏的作用就是由HandlerIRQ跳到ISR中断处理程序。

    6.下面语句就是把IsrIRQ 的地址装入HandleIRQ

    ldr r0,=HandleIRQ       ;This routine is needed

    ldr r1,=IsrIRQ          ;if there isn't 'subs pc,lr,#4' at 0x18, 0x1c

    str r1,[r0]

    7.IsrIRQ的地址里面放的是C文件中服务程序的入口地址:pISR_IRQ = (unsigned)IrqHandler;

    8.这样就实现了中断的跳转

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    2020-08-03 12:10:01
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  • 10.5 外部中断处理过程

    千次阅读 2019-09-20 21:03:07
    10.5 外部中断处理过程 我们之前已经学习了内部中断的处理方法,那么外部中断和内部中断总体上是很类似的。只是在一些具体的处理细节上和硬件的连接方式上有所不同。那我们现在就来看一看外部中断是如何处理的。 ...

    计算机组成

    10 输入输出设备

    10.5 外部中断的处理过程

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.49.24 am

    我们之前已经学习了内部中断的处理方法,那么外部中断和内部中断总体上是很类似的。只是在一些具体的处理细节上和硬件的连接方式上有所不同。那我们现在就来看一看外部中断是如何处理的。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.49.33 am

    外部中断,也叫做硬件中断。这是由CPU外部的中断请求信号启动的中断。以x86 CPU为例,连到外部的中断请求信号一共有两个。一个信号叫做NMI,这就是非屏蔽中断的缩写。另一个信号叫INTR,这就是中断这个词的缩写,相对于非屏蔽中断,我们一般也称它为可屏蔽中断。不光是x86,其他很多别的体系结构的CPU也往往提供这两种类型的中断引脚。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.49.42 am

    这两个信号,是对应了CPU上真实存在的两个管脚。来自外设的中断请求信号就可以通过主板上的连线,连到这两个管脚上。这个NMI,也就是非屏蔽中断,一般会连接一个在这个系统当中非常重要,不希望被屏蔽的中断请求信号。那至于什么是非常重要,就取决于系统设计者的观点。例如在某些计算机当中,会将表示电池即将没电的这个信号连接到NMI上。电池马上就要没电了,确实是一个非常紧急的情况。因为非屏蔽中断是不受中断允许标志的影响,即使CPU现在将IF标志位设为0,关闭对外部中断的响应,CPU仍然会响应这个NMI的中断请求。这样就可以调用中断服务程序,在断电之前把一些重要的信息保存到硬盘上去。当然不同的系统可能会连接不同的中断请求信号到NMI上,但都会是一些非常重大,不处理就会导致严重错误的事件。

    一般的外设,它的中断请求都会连接到可屏蔽中断上,但是CPU的可屏蔽中断信号的请求输入只有一根,那就需要通过一些转换电路。现在计算机当中比较常见的是使用中断控制器这个芯片。中断控制器会将外设输出的中断请求信号作为它的输入连接进来,然后输出一根信号连接到CPU的可屏蔽中断请求信号上。这个中断控制器也可以看作是一个I/O接口,它内部也有一些被称为I/O端口的寄存器,CPU可以访问这些端口,对中断控制器进行配置。例如可以配置这些外设的中断请求,哪个优先级高,哪个优先级低,或者可以在这些中断请求当中,屏蔽其中的一部分。这些都是中断控制器的基本功能。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.49.50 am

    因为这样的中断控制器是可以由编写程序进行配置的,所以又称为可编程中断控制器,简称PIC。有一个广泛使用的可编程中断控制器,就是英特尔的8259。我们可以看到8259上,从IR0一直到IR7,一共有8个中断请求的输入可以用来连接外设的中断请求信号。然后它还有一些地址和数据信号,用以连接到系统总线上。CPU对I/O端口的访问,就通过这些信号线来传递。INT信号则是由中断控制器发出的中断请求信号,连接到CPU的可屏蔽中断请求信号上。实际上CPU在收到中断请求后,还会发出一个中断响应信号,这个信号会被连接到中断控制器的INTA引脚上。

    后来在8259的基础上,又有了一些升级和功能的扩充,这就是后来的高级可编程中断控制器,简称为APIC。

    那么再来看一看中断控制器在系统当中的连接情况。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.49.58 am

    IBM PC/XT当中,就使用了一片8259。8259和CPU之间,有中断请求信号和中断响应信号。而另一端,8259则连接了来自各个外设的中断请求信号。比如有来自定时器,有键盘,有串行接口,有硬盘,有软盘,还有打印机。那2号中断请求信号是被保留的,并没有连接外设,等一会儿我们还会提到,这根保留的中断请求信号用来做什么。这是三十多年前最早的个人计算机。在现在的个人计算机当中,有些设备都已经没有了,比如软盘,但是现代的计算机系统仍然要遵守最早的个人计算机当中确定的一些规则。那么就以键盘所对应的这个中断为例,来看一看现在最新的个人计算机当中的情况。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.50.15 am

    如果我们在一台装了Windows操作系统的个人计算机上,调出设备管理器,然后在设备管理器中找到键盘,用右键看这个键盘的属性。我们就会发现,它的中断请求信号仍然是连接到中断控制器的1号接口,仍然遵守三十多年前IBM PC所制定的规范。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.50.28 am

    那在刚才的那个例子中我们可以看到,一个中断控制器最多可以连接七个外设。如果有更多的外设应该怎么办呢?我们可以在系统中再增加一个中断控制器,这个中断控制器的请求信号不是连接到CPU的,而是连接到原有的中断控制器的2号中断请求信号上。那在这个中断控制器上,又可以再连接更多的外设。这样两级中断控制器的结构,在早期的个人计算机当中使用了很长时间。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.50.37 am

    不过现在情况有一点不太一样,因为很多I/O接口都集成到了南桥当中。所以,这些I/O接口的中断请求信号实际上都是在南桥内部了。因此,在南桥内一般也会实现一个中断控制器,当然现在是APIC这样的中断控制器了。这个中断控制器负责接收所有I/O接口的中断请求信号,包括南桥内部集成的,和在外部独立的I/O接口。它会将中断请求信号再送到CPU中去。而现在的计算机当中,往往有多个CPU,其实每个CPU当中,都还会带一个中断控制器。因为现在的CPU不但要接受中断请求信号,它也会发出中断,现在CPU发出的中断,是用来跟别的CPU进行交互的。比如两个CPU要进行一些协同的工作,其中一个CPU在处理完了内存当中的一部分数据,它就可以通过发出中断请求来通知另一个CPU进行后续的工作。因此,在现代的个人计算机当中,可能已经找不到一个独立的中断控制器的芯片了,但其实中断控制器的功能已经变得更为丰富,数量也变得更多了。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.50.51 am

    我们还是回到简单的情况,来看看这些来自外设的,可屏蔽中断的处理过程。当外设有中断的需求,它就会通过中断控制器向CPU发出中断请求信号,而CPU则会中断当前正在执行的程序,向中断控制器发出中断响应信号,然后中断控制器再会通过其他的信号线,将对应外设的中断类型码发给CPU。而这个类型码,其实也是在系统初始化时,通过写入中断控制器的I/O端口而设置的。CPU在得到了中断类型码之后,后续的处理过程就和内部中断是一样的了。我们快速地浏览一遍。

    CPU将相关的寄存器压栈,然后清除IF和TF标志位,再取得对应的中断向量。然后程序就会跳转到中断服务程序,在中断服务程序当中,可以在适当的时机通过设置IF标志位,开放中断。一旦开放了中断,就意味着在执行这个中断服务程序的过程中,CPU还可能会响应其他外设发来的中断。那在中断服务程序执行完之后,就会执行中断返回指令,将返回地址等信息从堆栈中弹出,然后就可以回到刚才被中断的位置继续执行了。如果在这个中断服务程序当中,开放中断后,外设又发来中断,那其实CPU是会中断这个中断服务程序的执行,转而去响应这个新发生的中断。这种情况就被称为中断嵌套

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.50.59 am

    当然,要想发生中断嵌套的情况,必须要有比当前正在处理的中断优先级更高的中断请求,那这时CPU就会去响应这个优先级更高的中断请求,在执行完这个新的中断服务程序之后,再返回到刚才的中断服务程序当中继续执行。

    我们再根据图示来看一看这个过程。假设在一段主程序当中,开始是关闭了中断响应的。然后在这里打开了中断响应(STI),之后就发生了中断,于是CPU就会转向中断服务程序(第一层)。那么在这里CPU的硬件已经自动设置了IF标志位为0,屏蔽了外部的中断请求,如果在这个中断服务程序的某个地方(指第一层中的STI处)又打开了中断响应,而且在这个过程中又有外设发起了更高优先级的中断请求,那CPU又会去处理这个新的中断(第二层)。我们要注意,对于CPU来说,现在在执行的这个中断服务程序也就像是一个普通的程序,所以在这个过程中如果发生了中断请求,它依然会进行同样的那些处理步骤,比如压栈、关中断、保存现场等等,然后根据取回的中断向量进入到第二层的中断服务程序。那如果在这个中断服务程序当中没有开中断,或者开了中断但是没有更高优先级的外设发起中断请求,那一直执行到中断返回指令(IRET),CPU就会回到刚才发生中断的地方继续执行,也就是第一层的中断服务程序。如果之后没有再遇到中断请求,就会一直执行到第一层中断服务程序的中断返回指令(IRET),再返回到刚才主程序中断的地方。这就是一个简单的两层中断嵌套的过程。

    Screen Shot 2018-09-30 at 10.51.08 am

    现在我们已经知道了内部中断和外部中断是如何协同工作的,而在现代的计算机系统当中大量地使用了中断来控制输入输出设备。至于如何进行中断优先级的调配,什么时候能屏蔽中断,什么时候不能屏蔽中断,这些问题都是值得深入研究的。

    转载于:https://www.cnblogs.com/houhaibushihai/p/9745217.html

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    2021-10-22 18:45:44
    设备->中断请求芯片->CPU->...4、保存断点,CPU根据中断号在RAM中的中断向量表中寻找对应中断程序 5、CPU开始执行中断程序 6、中断程序执行完毕,恢复断点 中断请求芯片8259A如下图: ...

    设备->中断请求芯片->CPU->中断向量表(RAM)->中断程序

    1、设备向中断请求芯片发出中断请求

    2、中断请求芯片根据优先级排序选择响应优先级较高的中断

    3、根据响应的中断引脚在其内部存储器取与引脚对应位置的中断号并提交给CPU

    4、保存断点,CPU根据中断号在RAM中的中断向量表中寻找对应中断程序地址

    5、CPU开始执行中断程序

    6、中断程序执行完毕,恢复断点

    中断请求芯片8259A如下图:

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    了解什么是中断

    好,今天我来给大家讲一下我们什么是中断以及如何去运用外部中断源。
    首先,我们学习单片机的时候,一定听说过学会中断才是单片机的入门。因为中断系统大大提高了单片机对随机事件的实时处理能力,并且提高了单片机的工作效率。

    当然,中断这个概念对初学者会有点难以理解,这里我们举一个例子,比如我在家里看书,这时候有快递员送货上门我听到敲门声,那我肯定是先暂停看书先去开了门,然后取完快递后,再继续回去开始看书。
    这里过程我们可以分析为:
    1.在家里看书是我当前执行的主程序
    2.听到敲门声是中断申请
    3.暂停看书去开了门,并且取完快递是单片机对中断的响应和处理
    4.回去开始看书是中断结束返回继续执行被打断的主程序

    这样分析大家是否对中断有一个初步的认识,就是打断正在执行的程序去做中断的程序,做完了再回来继续做原来的程序。

    中断有哪些以及该怎么设置

    那我们知道了中断的概念后,我们要去实现中断该怎么做呢?
    首先,你要明白用单片机的哪个中断源,其次你要怎么实现这个中断,要设置哪些参数。
    这里我们介绍一下对于51单片机的话中断源只有五个,分别为
    在这里插入图片描述
    总体上可分为外部中断源(外部中断0和外部中断1)和内部中断源(定时器0、定时器1和串行口中断),相对于其他单片机如stm32来说,其中断源更多和中断体系更加复杂,所以建议大家先把51这五个中断源弄明白了,后面遇到的其他复杂中断都是从这些基础上过来的。

    知道了有哪些中断源后我们就可以根据自己的需要来选择自己想要用的中断源,比如我想要当系统中的某个输入信号变为低电平时候或者出现下降沿时候执行中断,那我用到外部中断源,那我就选择外部中断0或者外部中断1。

    而当我想设计计时多久就来一个其他程序执行,那我就要用到内部中断源里面的定时器0和定时器1,一般用到计时或者计算脉冲边沿数量等等的采用定时器来做中断源。

    当我想要用pc或者其他无线传输发送过来的命令来使单片机产生中断的话,我们就可以使用串口中断,比如当我接收到特定的字符时候就执行中断。

    现在我们知道了中断是什么,以及我也知道了中断源有哪些可以用,并且我也知道了我要用的是哪个中断源。那现在就是该怎么设置使我实现中断。这里告诉大家,我们要实现中断控制就要去设置中断相关的寄存器。设置好了我们才能使用中断。而相对于的寄存器有哪些呢?
    这里我们先列出
    1.定时控制寄存器TCON
    在这里插入图片描述

    2.串行控制寄存器SCON
    在这里插入图片描述

    3.中断屏蔽寄存器IE
    在这里插入图片描述

    4.中断优先级寄存器IP(IP寄存器这里下面例子没用到,所以只列出相关位)
    在这里插入图片描述

    一共有四个,这里我们先不深入将这四个中断寄存器,而是先给大家一个概念先,等后面大家熟悉了,大家就明白这四个寄存器的作用。
    或许到了这里有些小伙伴会问,我知道要用这四个寄存器来设置相应中断,但是我该怎么设置呢?要设置哪些呢?我当时学的时候也是这样的,学了一遍也不懂,直到我看到了这张中断控制系统图。
    在这里插入图片描述
    我们从图中可以很明显的看出当我们要用什么中断的时候,要去设置哪些寄存器位。当年,我就是看到这张图使我一下子明白了该如何去设置相应的中断。这里我们举一个例子带大家了解中断该如何去设置以及使用。

    中断案例分析

    我们这里举例外部中断源的外部中断0使用,定时器的后期我会再出一期给大家讲解。
    首先,Proteus 仿真要求:8 个 LED 一直闪烁;每按一下按键(外部 0 中断 P3.2),8
    个 LED 从下向上流水 1 次。

    我们可以从上图的中断控制系统可以看到,要使用外部中断0,首先我们要设置IT0,而IT0我们从寄存器TCON可以得出IT0是设置中断触发的,IT0=1为下降沿触发;IT0=0为低电平触发。这里我选择下降沿触发所以IT0=1。

    然后IE0是中断标志这里我们不做设置。再后面的EX0是在寄存器IE里面的,而寄存器IE是用来设置相应的中断允许和禁用,所以这里EX0是外部中断0的中断允许位,EX0=1是允许中断;EX0=0是禁止中断。所以这里我们要使EX0=1允许中断
    而开启相应中断后我们还要开启总中断就是使EA=1,我们可以从图中看出每一个中断源都有一个EA中断开发。也就是说无论什么中断源,你开启了自己的中断还要去开启总中断。这一定要记得哦。

    最后的PX0设置中断优先我们就不设置了。因为这边也就用到了一个中断。
    总结就是使{IT0=1;EX0=1;EA=1;},放在主程序里。

      IT0=1;
      EX0=1;
      EA=1;
    

    然后中断寄存器设置好了,我们要开始写中断函数,中断函数这里需要写一个中断的标志interrupt 0。interrrupt我们都知道是中断的意思,而后面的0是指外部中断0(也就是说明我这个中断函数是执行哪个中断的意思)。这里拓展一下相应的中断对于的数字。这里提示一下如果使用的是其他中断,修改完寄存器值还要修改相应的中断函数后面指定的中断数。
    在这里插入图片描述

    void int0() interrupt 0  
    {
    
    }
    

    然后我们在编写中断的程序,这里是每按一下按键(外部 0 中断 P3.2),8个 LED 从下向上流水 1 次
    ,所以这里我们程序这样编写。

    void int0() interrupt 0
    {
      unsigned char i,temp=0x7f;
      for(i=0;i<8;i++ )
     {
      P1 = temp ;
      delay(100);
      temp=_cror_(temp,1); 
     }
    }
    

    这样我们就设置好了外部中断0的设置,而这里还有一点就是因为你是外部中断源,信号是有单片机外部给的,所以你的信号输入要接到单片机外部中断0的那个IO口,也就是P3.2口,单片机的五个中断源的IO口都在P3口上,大家要记住哦。

    中断的程序介绍就到这里,程序放在下面供大家参考。

    电路图如下 :
    在这里插入图片描述

    程序代码:

    #include<reg51.h>
    #include<intrins.h>  //含左移函数
    void delay(unsigned int m)
    {
      unsigned int i;
      for(;m>0;m--)
      {
       for(i=540;i>0;i--) {;}
      }
    }
    
    void int0() interrupt 0  //中断函数
    {
      unsigned char i,temp=0x7f;
      for(i=0;i<8;i++ )  
     {
      P1 = temp ;
      delay(100);
      temp=_cror_(temp,1);   //右移一位
     }
    }
    
    
    void main()
    {
      IT0=1;     //中断初始化
      EX0=1;
      EA=1;
      while(1)
      {
      P1=0xff;     //八个LED闪烁
      delay(100);
      P1=~P1;
      delay(100);
      }		 
    }
    
    
    

    好了,今天我们介绍了中断以及讲解了一个外部中断的例子,下次我来分享一个定时中断的例子,给大家讲解一下什么是定时中断以及其使用。

    本人水平有限,上述信息仅供参考,如有错误和不妥之处,请多多指教。
    另外创作不易,请勿抄袭,如果有帮助到大家的话希望大家可以点个赞,谢谢~

    展开全文
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