uCOSii中断处理过程详解(一)

一. UCOSII的中断过程简介系统接收到中断请求后，如果CPU处于开中断状态，系统就会中止正在运行的当前任务，而按中断向量的指向去运行中断服务子程序，当中断服务子程序运行完成后，系统会根据具体情况返回到被中止的任务继续运行，或转向另一个中断优先级别更高的就绪任务。

由于UCOS II是可剥夺型的内核，所以中断服务程序结束后，系统会根据实际情况进行一次任务调度，如果有优先级更高的任务，就去执行优先级更高的任务，而不一定要返回被中断了的任务。

二．UCOSII的中断过程的示意图三．具体中断过程1．中断到来，如果被CPU识别，CPU将查中断向量表，根据中断向量表，获得中断服务子程序的入口地址。

2．将CPU寄存器的内容压入当前任务的任务堆栈中（依处理器的而定，也可能压入被压入被中断了的任务堆栈中。

3．通知操作系统将进入中断服务子程序。

即：调用OSIntEnter()或OSIntNesting直接加1。

4．If（OSIntNesting==1）{OSTCBCur->OSTCBStrPtr=SP;} //如果是第一层中断,则将堆栈指针保存到被中断任务的任务控制块中5．清中断源,否则在开中断后,这类中断将反复的打入,导致系统崩贵6．执行用户ISR7．中断服务完成后,调用OSIntExit()．如果没有高优先级的任务被中断服务子程序激活而进入就绪态,那么就执行被中断了的任务,且只占用很短的时间．8．恢复所有CPU寄存器的值．9．执行中断返回指令．四．相关代码与编译器相关的数据类型:typedef unsigned char BOOLEAN;typedef unsigned char INT8U;typedef unsigned int OS_STK; //堆栈入口宽度为16 位(一) void OSIntEnter (void)的理解uCOS_II.H中定义:#ifdef OS_GLOBALS#define OS_EXT#else#define OS_EXT extern#endif //定义全局宏OS_EXT#ifndef TRUE#define TRUE 1#endifOS_EXT BOOLEAN OSRunning; //定义外部BOOLEAN类型全局变量,用来指示//核是否在运行OS_EXT INT8U OSIntNesting;//定义外部8位无符号整型数全局变量,用来表//示中断嵌套层数OS_CORE.C中的OSIntEnter()函数原型:void OSIntEnter (void){if (OSRunning == TRUE) //如果内核正在运行则进入if{if (OSIntNesting < 255) //如果嵌套层数小于255,则可以继//续{OSIntNesting++; //嵌套层数加1}}}(二)在中断服务子程序中加if ( OSIntNesting == 1){…}的原因uCOS_II.H中定义:typedef struct os_tcb {OS_STK *OSTCBStkPtr;//声明指向任务堆栈栈顶的16位指针………………} OS_TCB;//定义名为OS_TCB的结构体数据类型,即任务控制块的数据结构OS_EXT OS_TCB *OSTCBCur;//声明一个指向任务控制块的全局指针变量//用于指向当前任务的任务控制块中断服务程序中添加的代码:if ( OSIntNesting == 1){OSTCBCur->OSTCBStkPtr = SP; // 如果是第一层中断,则将被中断任务//的堆栈指针保存在被中断任务的任务//任务控制块中}关于uCOS-II的中断服务程序（ISR）中必须加“OSIntNesting == 1”的原因==避免调整堆栈指针.出现这个问题的根源是当低优先级的任务被中断，当中断完成后由于有高优先级的任务就绪，则必须调度高优先级的任务,原来的低优先级任务继续被中断着，但是此时的低优先级任务的堆栈已经被破坏，已不能被调度程序直接调度了，要想被调度而必须调整堆栈指针。

如下图所示的场景:问题分析：要想理解加上上面两句的原因，不妨假设有下面场景出现：void MyTask(void){...}该任务在执行过程中被中断打断，下面是它的服务子程序void MyISR(void){保存现场（PUSHA)OSIntEnter();// 此时的堆栈指针是正确的，再往下就不对了，应该在此处保存用户任务堆栈指针OSIntExit();恢复现场（POPA）中断返回}OSIntExit()，大体如下:OSIntExit(){OS_ENTER_CRITICAL();if( OSIntNesting==0 && OSLockNesting == 0 ) { 找到目前系统中就绪表中优先级最的任务如果不是当前任务，则调度它执行OSIntCtxSw();}OS_EXIT_CRITICAL();}综上所述，任务调用链如下：MyTask --> MyISR -->①OSIntExit -->②OS_ENTER_CRITICAL(); ③OSIntCtxSw(); ④然而在实际的移植过程中，需要调整的指针偏移量是与编译器相关的，如果想要避免调整，显然一个简单的方法就是在调用OSIntExit之前先把堆栈指针保存下来，以后调度该用户任务时，直接从此恢复堆栈指针，而不再管实际的堆栈内容了（因为下面的内容相对于调度程序来说已经没有用处了)(三) void OSIntExit (void)的理解OS_CPU.H中的宏定义:typedef unsigned short OS_CPU_SR; //定义OS_CPU_SR为16位的CPU状态寄存器#if OS_CRITICAL_METHOD == 1#define OS_ENTER_CRITICAL() asm CLI // OS_ENTER_CRITICAL()即为将处理器标志//寄存器的中断标志为清0,不允许中断#define OS_EXIT_CRITICAL() asm STI // OS_ENTER_CRITICAL()即为将处理器标志//寄存器的中断标志为置1,允许中断#endif //此一整段代码定义为开关中断的方式一#if OS_CRITICAL_METHOD == 2#define OS_ENTER_CRITICAL() asm {PUSHF; CLI} //将当前任务的CPU的标志寄存器入//然后再将中断标志位清0#define OS_EXIT_CRITICAL() asm POPF //将先前压栈的标志寄存器的值出栈,恢复//到先前的状态,如果先前允许中断则现在//仍允许,先前不允许现在仍不允许#endif //此一整段代码定义为开关中断的方式二#if OS_CRITICAL_METHOD == 3#define OS_ENTER_CRITICAL() (cpu_sr = OSCPUSaveSR()) //保存CPU的状态寄存器到//变量cpu_sr中,cpu_sr//为OS_CPU_SR型变量#define OS_EXIT_CRITICAL() (OSCPURestoreSR(cpu_sr))// 从cpu_sr中恢复状态寄存//器#endif //此一整段代码定义为开关中断的方式三,//此段代码只是示意代码,OSCPUSaveSR()及//OSCPURestoreSR(cpu_sr)具体什么函数由//用户编译器所提供的函数决定.//以上宏定义非常重要,在使用不同处理器时要使用相应处理器的开关中断指令,在代码移//植时很有用uCOS_II.H中定义:OS_EXT INT8U OSLockNesting; //8位无符号全局整数,表示锁定嵌套计数器void OSIntExit (void){#if OS_CRITICAL_METHOD == 3OS_CPU_SR cpu_sr;#endif //采用开关中断方式三if (OSRunning == TRUE) //如果内核正在运行,则进入if{OS_ENTER_CRITICAL();//进入临界段,关中断if (OSIntNesting > 0) //判断最外层中断任务是否已完成{OSIntNesting--;//由于此层中断任务已完成,中断嵌套计数器减//一}if ((OSIntNesting == 0) && (OSLockNesting == 0))// OSIntNesting==0表示程序的最外层中断任务以完成, OSLockNesting == 0//表示是否存在任务锁定,整句代码的意思是如果全部中断处理完了且没有其他//任务锁定任务调度则执行下列任务调度代码{OSIntExitY = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; //1OSPrioHighRdy = (INT8U)((OSIntExitY << 3) +OSUnMapTbl[OSRdyTbl[OSIntExitY]]); //2if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) //3{OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];OSCtxSwCtr++;OSIntCtxSw();}}OS_EXIT_CRITICAL();//开中断}}要理解1,2,3处的代码含义.首先要理解任务是如何调度的,所以先讲一下任务调度的核心算法:a.数据结构:1.就绪表:就绪表包含两个变量,他们分别是OSRdyGrp(在uCOS_II.H中为OS_EXT INT8U OSRdyGrp;即8位无符号整型的全局变量)和OSRdyTb1[](在uCOS_II.H中为OS_EXT INT8U OSRdyTbl[OS_RDY_TBL_SIZE];)先分析OS_EXT INT8U OSRdyTbl[OS_RDY_TBL_SIZE];是怎么回事#define OS_LOWEST_PRIO 12 //在OS_CFG.H中这个宏定义了任务所能具有的最低优先级，那么此处共有从0到12共13个优先级，用户在代码移植时可以修改它，自定义所需要的优先级个数，但max（OS_LOWEST_PRIO）==63#define OS_RDY_TBL_SIZE ((OS_LOWEST_PRIO) / 8 + 1) //在uCOS_II.中OS_RDY_TBL_SIZE用于确定数组OSRdyTbl[]的大小，如果OS_LOWEST_PRIO==63，则上述宏实际上为#define OS_RDY_TBL_SIZE 8，由于每个数组元素为8位，如果每一位表示一个优先级，则共有8*8=64个优先级现在回到就绪表，操作系统将优先级分为8组,优先级从0到7分为第一组,对应于OSRdyGrp的第0位,从8到15分为第二组,对应于OSRdyGrp的第1位,以此类推,64个优先级就有下面的对应关系(OSRdyTb1[]每组元素的每一位代表一个优先级):OSRdyTb1[0]--------------优先级从0到7--------------OSRdyGrp第0位OSRdyTb1[1]--------------优先级从8到15-------------OSRdyGrp第1位OSRdyTb1[2]--------------优先级从16到23-------------OSRdyGrp第2位OSRdyTb1[3]--------------优先级从24到31-------------OSRdyGrp第3位OSRdyTb1[4]--------------优先级从32到39-------------OSRdyGrp第4位OSRdyTb1[5]--------------优先级从40到47-------------OSRdyGrp第5位OSRdyTb1[6]--------------优先级从48到55-------------OSRdyGrp第6位OSRdyTb1[7]--------------优先级从55到63-------------OSRdyGrp第7位现在再做如下对应:当OSRdyTbl[0]中的任何一位是1时，OSRdyGrp的第0位置1，当OSRdyTbl[1]中的任何一位是1时，OSRdyGrp的第1位置1，当OSRdyTbl[2]中的任何一位是1时，OSRdyGrp的第2位置1，当OSRdyTbl[3]中的任何一位是1时，OSRdyGrp的第3位置1，当OSRdyTbl[4]中的任何一位是1时，OSRdyGrp的第4位置1，当OSRdyTbl[5]中的任何一位是1时，OSRdyGrp的第5位置1，当OSRdyTbl[6]中的任何一位是1时，OSRdyGrp的第6位置1，当OSRdyTbl[7]中的任何一位是1时，OSRdyGrp的第7位置1，如果置1表示有任务进入就绪态,那么上面的表可以理解为:OSRdyGrp的第N位(0<=N<=7)为1,那么在OSRdyTb1[N]中至少有一位是1,也就是说在OSRdyTb1[N]对应的任务中至少有一个任务处于就绪态该表在OS_CORE.C中定义如下:INT8U const OSMapTbl[]={0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80};//8位无符号整型常量数组3.表(数组)OSUnMapTb1[]:用于求出一个8位整型数最低位为1的位置该数组在OS_CORE.C中定义如下:INT8U const OSUnMapTbl[] = {0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x00 to 0x0F */4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x10 to 0x1F */5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x20 to 0x2F */4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x30 to 0x3F */6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x40 to 0x4F */4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x50 to 0x5F */5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x60 to 0x6F */4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x70 to 0x7F */7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x80 to 0x8F */4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x90 to 0x9F */5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xA0 to 0xAF */4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xB0 to 0xBF */6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xC0 to 0xCF */4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xD0 to 0xDF */5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xE0 to 0xEF */4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0 /* 0xF0 to 0xFF */};理解: 我把问题转化为:“一个无符号的8位整数，如何确定最低位为1的位的位置？”即对于任意一个8位整型数，比如4，考虑它的二进制位中所有为1的位，确定最低位为1的位置（相对第0位的偏移），一般来讲首先想到的方法是移位的方法.如:pos=0;//pos用于统计相对于第0位的偏移while( !(num & 0x01) )//与00000001按位于,如果最低位为1,退出循环,即找到最低位//为1的位{num=num>>1;//将二进制数右移一位pos++;//进行一次移位,则pos加一}最后得到的pos就是所有位中为1的最低位的偏移量，但这样计算需要时间，尽管最多右移7次。