异常中断处理
单片机的中断与异常处理方法
单片机的中断与异常处理方法在单片机的工作过程中，中断和异常处理是非常重要的概念和方法。
它们能够有效地提高单片机的响应能力和灵活性，使其能够应对各种不同的工作需求和问题。
本文将介绍单片机中断的概念、中断的种类以及针对不同中断的处理方法，同时也会探讨单片机异常处理的原理和方法。
一、中断的概念和种类中断是指在一个程序执行的过程中，由于某种特殊的事件发生，导致程序的正常执行被打断，转而去执行一个与当前任务无关的子程序，完成该事件的相应处理。
中断可以分为外部中断和内部中断两种。
1. 外部中断外部中断是指当单片机外部引脚的电平或信号发生变化时，引发中断事件，使单片机停止当前任务的执行，去处理由该外部事件引发的中断服务程序（ISR）。
外部中断常用于与外部设备的交互，如按键输入、传感器检测等。
在编程中，我们可以通过设置中断触发条件和编写相应的中断服务程序来实现对外部中断的处理。
2. 内部中断内部中断是指当单片机内部某个特定的事件发生时，由硬件或软件触发中断请求，并且将控制权交给中断服务程序进行相应的处理。
内部中断的发生可以是由于某个特定条件的满足，如定时器溢出中断、串口接收中断等；也可以是由软件的运行结果触发，如除法溢出中断、地址错误中断等。
不同的内部中断需要通过编程实现相应的中断服务程序。
二、中断的处理方法中断处理是指在中断发生时，单片机通过中断向量表找到相应的中断服务程序，并对中断事件进行处理的过程。
下面将介绍两种常用的中断处理方法。
1. 优先级中断处理优先级中断处理是指对多个中断源按照优先级进行划分和处理的方法。
在单片机的中断系统中，每个中断源都被赋予了一个优先级，高优先级的中断可以打断当前正在执行的低优先级中断，从而增加了中断的响应速度和灵活性。
优先级中断处理需要在编程时设置中断的优先级，并根据不同的中断事件编写相应的中断服务程序。
2. 嵌套中断处理嵌套中断处理是指当一个中断正在执行的过程中，又发生了另一个中断时，将当前中断挂起，转而处理新发生的中断，并在处理完毕后返回原中断继续执行的方法。
中断异常处理流程
计算机体系结构中,异常或者中断是处理系统中突发事件的一种机制，几乎所有的处理器都提供这种机制。
异常主要是从处理器被动接受的角度出发的一种描述，指意外操作引起的异常。
而中断则带有向处理器主动申请的意味。
但这两种情况具有一定的共性，都是请求处理器打断正常的程序执行流程,进入特定程序的一种机制。
若无特别说明，对“异常”和“中断”都不作严格的区分。
本文结合经过实际验证的代码对ARM９中断处理流程进行分析，并设计出基于S3Ｃ２４1０芯片的外部中断处理程序。
1.异常中断响应和返回系统运行时，异常可能会随时发生。
当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作：1) 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器ＬR,以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。
2）将ＣPSR复制到相应的SPＳR中。
3）根据异常类型,强制设置CPSR的运行模式位。
4) 强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。
这些工作是由ＡRM内核完成的,不需要用户程序参与。
异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：1）将连接寄存器ＬR的值减去相应的偏移量后送到PC中。
2)将SPSR复制回CPSR中。
3) 若在进入异常处理时设置了中断禁止位,要在此清除。
这些工作必须由用户在中断处理函数中实现。
为保证在ARＭ处理器发生异常时不至于处于未知状态，在应用程序的设计中,首先要进行异常处理。
采用的方式是在异常向量表中的特定位置放置一条跳转指令,跳转到异常处理程序。
当ARＭ处理器发生异常时,程序计数器ＰC会被强制设置为对应的异常向量,从而跳转到异常处理程序。
当异常处理完成以后,返回到主程序继续执行。
可以认为应用程序总是从复位异常处理程序开始执行的,因此复位异常处理程序不需要返回。
2.异常处理程序设计2．1 异常响应流程由于向量表的限制，只能有一条指令B完成3２MＢ范围内的跳转，并不能保证所有的异常处理函数都位于３２MB范围内。
什么是中断处理？
什么是中断处理？中断处理是计算机系统中一个重要的概念，它通过打破程序的正常执行顺序，暂停当前任务，响应一个外部事件或者异常情况，来处理这些事件或者异常。
中断处理的目的是提高系统的响应能力和整体的运行效率，使得系统能够及时响应发生的事件，并且保证计算机能够正常地处理各种异常情况。
中断处理的目的多种多样，可以是外部设备的输入输出、硬件错误、软件异常等。
在计算机系统中，中断可以分为硬件中断和软件中断。
硬件中断主要由外部设备的工作状态发生变化引起，比如键盘输入、鼠标操作等。
而软件中断则是由程序中的特殊指令或者软件异常引起的。
中断处理的流程一般包括中断响应、中断服务和中断返回三个主要步骤。
中断响应是指当系统接收到中断请求信号时，暂停当前任务，保存当前状态，切换到中断服务程序的执行。
中断服务则是对中断事件或异常进行相应的处理，可能需要读取或写入设备数据、进行错误处理等。
中断返回则是指将中断处理完毕后的计算机状态恢复到原来的状态，继续执行原来的任务。
中断处理的优点在于它能够及时地响应外部事件和异常情况，并且能够在不干扰其他任务的情况下进行处理。
中断处理使得计算机系统具有更高的灵活性和可靠性。
同时，中断处理也带来了一些挑战，比如中断优先级的管理、中断嵌套的处理等。
总结起来，中断处理是计算机系统中的一个重要概念，通过打破程序的正常执行顺序，响应外部事件和异常情况，来实现系统的高效运行和灵活性。
中断处理涉及到中断响应、中断服务和中断返回等多个步骤，并且需要管理中断的优先级和处理中断嵌套的情况。
中断处理在计算机系统中扮演着重要角色，对系统的性能和可靠性有着重要影响。
简述中断处理步骤
简述中断处理步骤中断是计算机系统中一种重要的事件响应机制，它可以打断正在执行的程序，转而执行相应的中断处理程序，以处理特定的事件或异常情况。
中断处理步骤是指在中断发生时，计算机系统进行的一系列操作和处理流程。
下面将对中断处理步骤进行简单的描述。
1. 中断的触发中断的触发是指中断事件的发生。
中断事件可以是来自硬件设备的信号（如键盘输入、鼠标点击、定时器溢出等），也可以是来自软件的请求（如系统调用、异常情况等）。
当中断事件发生时，计算机系统会立即暂停当前正在执行的程序，转而执行相应的中断处理程序。
2. 保存上下文在进行中断处理之前，计算机系统需要保存当前程序的上下文信息，以便在中断处理完成后能够恢复到中断前的状态。
上下文信息包括程序计数器、寄存器的值、堆栈指针等。
通过保存上下文，可以确保在中断处理完成后能够正确地返回到原来的程序继续执行。
3. 中断向量表中断向量表是一个存储中断处理程序入口地址的数据结构。
当中断事件发生时，计算机系统会根据中断类型或编号查找中断向量表，找到对应的中断处理程序入口地址，并跳转到该地址开始执行中断处理程序。
中断向量表可以通过硬件或软件方式进行配置和更新。
4. 中断处理程序中断处理程序是一段特殊的代码，用于处理中断事件。
中断处理程序的功能包括对中断事件的识别、处理和响应。
根据中断类型的不同，中断处理程序可能需要进行一系列的操作，如读取输入设备的数据、更新系统状态、发送输出数据等。
中断处理程序的编写需要考虑到效率和实时性的要求。
5. 中断优先级计算机系统中可能存在多个中断事件同时发生的情况，这就引出了中断优先级的概念。
中断优先级用于确定在多个中断事件发生时，系统应该先处理哪个中断。
通常，系统会根据中断类型、重要性和紧急程度等因素来确定中断的优先级顺序。
在处理多个中断时，需要根据中断优先级进行适当的调度和处理。
6. 中断处理完成当中断处理程序执行完毕后，计算机系统会根据保存的上下文信息恢复到中断前的状态，并继续执行被中断的程序。
操作系统的中断处理与异常处理机制
操作系统的中断处理与异常处理机制在计算机系统中，操作系统是一个管理和协调系统资源的软件，中断处理和异常处理是操作系统的核心功能之一。
中断处理和异常处理机制使得操作系统能够及时响应硬件设备或软件程序的请求，并采取相应的措施进行处理，保证系统的稳定性和可靠性。
本文将详细介绍操作系统的中断处理与异常处理机制。
一、中断处理机制中断是指在计算机系统运行过程中，某个硬件设备或者软件程序发出的一种请求，通过打断正常的程序执行流程，通知操作系统去处理该请求。
中断可以分为硬件中断和软件中断两类。
1. 硬件中断硬件中断是由硬件设备发生的一种中断事件，比如外设设备的输入输出操作，时钟中断等。
当硬件设备发生中断事件后，会向处理器发送一个中断信号，处理器暂停当前的执行任务，保存当前的上下文信息，并转入中断处理程序来处理中断事件。
中断处理程序会根据中断类型来执行相应的操作，比如读取输入设备的数据，将数据写入输出设备等。
处理完中断事件后，处理器会恢复之前被中断的任务继续执行。
2. 软件中断软件中断是由软件程序主动触发的一种中断事件，也称为系统调用。
软件中断通常由用户态程序调用系统库函数来完成，通过系统调用指令将自己的执行权限转交给操作系统，由操作系统代为执行相应的操作。
常见的软件中断包括文件读写操作、进程创建与销毁等系统调用。
中断处理机制的优点在于能够及时响应外部设备和软件程序的请求，提高了系统的实时性和处理能力。
同时，使用中断处理机制可以实现很多复杂的功能，比如多任务处理、设备驱动程序等。
二、异常处理机制异常是指在程序执行过程中出现的一种非正常情况，例如非法指令、除数为零等。
异常处理机制能够捕捉这些异常事件并进行相应的处理。
异常处理机制主要分为硬件异常和软件异常两类。
1. 硬件异常硬件异常指的是由硬件设备产生的异常事件，如页错误、越界访问等。
当硬件设备检测到异常事件后，会向处理器发送一个异常信号，处理器会中断当前任务的执行，并把当前的上下文信息保存起来，然后转入异常处理程序去处理异常事件。
简述异常与中断处理的一般流程
简述异常与中断处理的一般流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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操作系统中的中断与异常处理机制
操作系统中的中断与异常处理机制在计算机系统中，操作系统起着至关重要的作用，它负责管理和控制计算机的资源，并提供给用户一个友好和高效的界面。
而在操作系统中，中断与异常处理机制是其中的重要组成部分。
一、什么是中断与异常处理机制中断与异常处理机制是操作系统用来响应特定事件或异常情况的方式。
当计算机系统发生某些事件，例如硬件故障、外部设备的请求等，操作系统会立即停止正在执行的任务，转而处理该事件。
在这种情况下，中断与异常处理机制起到了极为重要的作用。
二、中断与异常的区别尽管中断和异常都能够引发操作系统的响应，但两者之间存在一些区别。
1. 中断：中断是由外部设备发起的，例如键盘输入、鼠标点击等。
当外部设备需要与操作系统进行交互时，它会发出中断信号，这时操作系统会中断当前任务的执行，转而响应中断事件。
中断是一种在程序执行时突然发生的外部事件，需要处理器立即中断正在执行的任务并执行相应的中断处理程序。
2. 异常：异常是由程序内部产生的事件，也称为软中断。
当程序运行过程中出现错误、非法操作或者某些特殊事件时，会触发异常。
操作系统会根据异常的类型和优先级来处理该异常，进而采取相应的行动，例如打印错误信息、终止程序执行，或者进行异常处理。
三、中断与异常的处理流程中断与异常处理机制的处理流程如下：1. 中断发生：当外部设备产生中断信号时，处理器会暂停当前任务的执行，并将控制权交给操作系统。
2. 中断处理程序：操作系统会根据中断类型调用对应的中断处理程序。
中断处理程序会执行与中断相关的操作，例如获取键盘输入、响应鼠标事件等。
3. 中断处理完成：中断处理程序执行完毕后，操作系统会将控制权重新交还给之前的任务，使其继续执行。
4. 异常发生：在程序执行过程中，如果出现错误、非法操作或其他特殊事件，会触发异常。
5. 异常处理程序：操作系统会根据异常类型和优先级调用相应的异常处理程序。
异常处理程序会处理异常情况，例如打印错误信息、修复错误、终止程序执行等。
锅炉运行用电中断异常现象和处理措施
锅炉运行用电中断异常现象和处理措施
一、用电中断异常现象
1、电动机跳闸，指示灯闪亮，事故报警器报警；
2、热工仪表失电，指示失常；
3、电压表、电流表指示回零；
4、锅炉汽温、汽压、水位均急剧下降。
二、用电中断异常处理措施
1、立即将电动机开关切向停止位置，按停炉处理；
2、如全厂动力电源失去时，立即停止给煤，停炉压火，关闭主汽门、给水门，开启省煤器再循环门，关闭连排门，尽量保持水位；
3、若给水泵有电源时，保持锅炉正常供水；
4、若锅炉操作盘电源失去时，须有专人就地监视水位，保持锅炉正常供水；
5、电源恢复后值长统一指挥，依次启动电机，防止同时启动；
6、如电源失电时间较长，汽包水位计看不见水位时，必须先叫水，叫出水则可上水，叫不出水时严禁上水，放出全部床料待锅炉完全冷却后方可向锅炉进水。
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Assemble Language of ARM
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9.1.1 ARM体系中异常中断种类
异常中断名称 复位 未定义指令 软件中断 （SWI） 指令预取中止 数据访问中止 外部中断请求 （IRQ ） 快速中断请求 （ FIQ ） 含义 当处理器的复位电平有效时，产生复位异常，程序跳转到复位异常处理程序处执行。 当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时，产生未定义指令异常。可使用该异常机 制进行软件仿真。 该异常由执行SWI指令产生，可用于用户模式下的程序调用特权操作指令。可使用该异常 机制实现系统功能调用。 若处理器预取指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问，存储器会向处理器发出 中止信号，但当预取的指令被执行时，才会产生指令预取中止异常。 若处理器数据访问指令的地址不存在，或该地址不允许当前指令访问时，产生数据中止异 常。 当处理器的外部中断请求引脚有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ异常。系统的外设 可通过该异常请求中断服务。 当处理器的快速中断请求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ异常。
返回时, 异常处理需要:
从 SPSR_<mode>恢复CPSR 从LR_<mode>恢复PC Note:这些操作只能在 ARM 态执行.
Reset
Vector Table
Vector table can be at 0xFFFF0000 on ARM720T and on ARM9/10 family devices
Assemble Language of ARM
3
各异常中断的中断向量地址及其异常中断处理优先级表
中断向量地址 0x0 0x4 0x8 0x0c 0x10 复位 未定义的指令 软件中断（SWI） 指令预取中止 数据访问中止 异常中断类型 异常中断模式 特权模式（SVC） 未定义指令中止模式（Undef） 特权模式（SVC） 中止模式 中止模式 优先级* 1 6 6 5 2
用于运行具有特权级的操作系统任务。
Assemble Language of ARM 8
2.9 进入和退出异常中断的过程
当异常产生时, ARM core:
拷贝 CPSR 到 SPSR_<mode> 设置适当的 CPSR 位：
改变处理器状态进入 ARM 状态 改变处理器模式进入相应的异常模式 设置中断禁止位禁止相应中断 (如果需要)
0x1C 0x18
FIQ IRQ
0x14
0x10 0x0C 0x08 0x04 0x00
保存返回地址到 LR_<mode> 设置 PC 位相应的异常向量
(Reserved) Data Abort
Prefetch Abort
Software Interrupt Undefined Instruction
Assemble Language of ARM
5
异常处理中的寄存器使用
与异常发生相关的模式改变意味着所调用的异常处理程序至少要访 问：
私有的 SP_<mode> (stack pointer ). 私有的 LR_<mode> (link register). 私有的 SPSR_<mode> (saved program status register ). 在 FIQ异常处理中, 另有5个私有的通用寄存器 (r8_fiq to r12_fiq). 其它的寄存器是所有模式公用的.
异常处理程序必须确保其他的寄存器在退出前恢复到原来的状态 这可以通过将任何正在使用的寄存器的内容保存在堆栈中，并在返 回前恢复来实现 任何所需寄存器的初始化要由应用程序的起始代码来完成，参阅： “Embedded Software Development”
Assemble Language of ARM
9.1 ARM异常中断处理概述
控制程序的执行流程有3种方式： 正常情况下，程序每执行一条指令，程序计数器寄存器pc 将增加4或定的地址标号处执行， 或者跳转到特定的子程序处执行；
B指令 BL指令 BLX指令,BX指令 当异常中断发生时，系统执行完当前指令后，将跳转到相 应的异常中断处理程序处执行。
0x14
0x18 0x1c
保留
外部中断请求（IRQ） 快速中断请求（FIQ）
未使用
外部中断（IRQ）模式 快速中断（FIQ）模式
未使用
4 3
*注：1最高；6最低
Assemble Language of ARM 4
9.1.3 异常中断使用的寄存器
各异常中断对应着一定的处理器模式。 应用程序通常运行在用户模式下。 各种不同的处理器模式对应于该处理器模式的 物理寄存器组。
Assemble Language of ARM
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9.1.2 异常中断向量表及异常中断优先级
中断向量表指定了各异常中断及其处理程序的对应 关系，通常放在内存的低地址端。 在ARM体系中，异常中断向量表的大小为32字节， 其中每个异常中断占据4个字节，保留4个字节。 每个异常中断对应的中断向量表中的4个字节空间 中存放一条跳转指令或者一条向PC寄存器中赋值 的数据访问指令。
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Assemble Language of ARM
ARM微处理器对异常的响应过程用伪码可以描述为： R14_<Exception_Mode> = Return Link SPSR_<Exception_Mode> = CPSR CPSR[4:0] = Exception Mode Number CPSR[5] = 0 ；当运行于ARM工作状态时 If <Exception_Mode> == Reset or FIQ then CPSR[6] = 1 ；当响应FIQ异常时，禁止新的FIQ异常 CPSR[7] = 1 ；禁止新的IRQ异常 PC = Exception Vector Address
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Assemble Language of ARM
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ARM中的处理器模式
处理器模式 描述
用户模式（usr） 快速中断模式（fiq） 外部中断模式（irq） 特权模式（svc） 中止模式(abt) 未定义指令中止模式 （und）
系统模式（sys）
正常程序执行的模式 用于高速数据传输或通道处理 用于通用的中断处理 供操作系统使用的保护模式（复位或软中断） 当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于 虚拟存储及存储保护。 当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支 持通过软件仿真硬件的协处理器。