中断控制器
中断控制器实验的实验报告
中断控制器实验的实验报告
中断控制器是计算机系统中的重要组成部分，它负责管理和处理来自外部设备的中断信号。
本实验旨在通过搭建一个中断控制器原型，深入了解中断控制器的工作原理与应用。
一、实验目的
1. 掌握中断控制器的基本原理和工作方式；
2. 熟悉中断信号的产生和处理过程；
3. 实践动手能力，培养团队合作精神。
二、实验器材
1. 开发板：一块支持中断控制器实验的开发板；
2. 外设设备：各类外设设备，如键盘、鼠标、显示器等；
3. 连接线：用于连接开发板和外设设备的线缆。
三、实验步骤
1. 准备工作：
a. 确认开发板支持中断控制器实验，并检查开发板是否正常工作；
b. 将外设设备连接到开发板上，确保连接完好稳定；
c. 准备一段简单的代码，用于测试中断控制器的工作。
2. 搭建实验电路：
a. 将外设设备与开发板连接，确保连接正确；
b. 根据开发板的电路图和引脚定义，连接中断控制器电路。
3. 编写测试代码：
a. 利用开发板所提供的编程软件，编写一个简单的测试代码；
b. 测试代码应包括产生外设中断信号和中断处理的相关逻辑；
c. 确保代码的正确性和可靠性。
4. 实验过程：
a. 将测试代码下载到开发板上，确保下载成功；
b. 模拟外设设备的中断信号产生，观察中断控制器的工作情况；。
9-中断控制器
则PR判断新的中断请求级别是否更高。若是，则进入 中断嵌套。
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2、8259A内部结构
（5）读/写控制逻辑
该电路的功能是接收来自CPU的读/写命令，完成对 8259A内部端口的读写操作。具体的操作内容由CS、 A0、WR、RD四个信号共同决定。
CS W R 0 0 0 0 0 0 1 1
R A0 D 1 0 1 0 0 1 0 1
操
作
写ICW1, OCW2, OCW3 写ICW2, ICW3, ICW4, OCW1 读IRR, ISR, 查询字 读IMR
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2、8259A内部结构
（6）级联缓冲/比较器 当多片8259A采用主从结构级联时，该部件 用来存放和比较系统中各8259A的从片选择代 码。
IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0
IMR ISR
0 0
0 0
0 0
0 0
1 0
0 0
0 0
0 0
由上面的叙述可以看出，普通屏蔽方式的命令字可在主程序或中断服务 程序中写入，而特殊屏蔽方式的命令字应当在中断服务程序中写入。
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三、8259的工作方式 5、优先级排队的方式
–固定优先级：
继续执行 返回断点2
例：设某中断源的类型码为4AH，试画出求中 断服务处理程序的示意图。 解： 中断向量表指针为 4*n=4*4AH=128H， 即：0000：0128H。 通过中断向量表，中断服务程序的入口 地址为0F000H：1806H。如图：
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8086系统的中断类型和中断向量表
中断向量表
STM系列微控制器的中断控制和中断优先级设置
STM系列微控制器的中断控制和中断优先级设置中断控制是现代微控制器中一个非常重要的功能，它允许微控制器在执行主循环任务时能够及时响应外部事件。
STMicroelectronics（简称STM）系列微控制器在中断控制和中断优先级设置方面提供了丰富的功能和灵活性。
在STM系列微控制器中，中断控制是通过NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器）来完成的。
NVIC是一种高级中断控制器，它支持多个中断源，并且可以按照优先级依次处理这些中断。
中断的触发可以是外部事件，比如按键的按下、定时器的溢出等；也可以是内部事件，比如某个寄存器的值达到某种条件、DMA传输完成等。
当中断事件发生时，微控制器会立即转入中断服务程序（ISR，Interrupt Service Routine）中执行相应的处理，处理完成后再返回到主循环任务。
在STM系列微控制器中，中断的触发可以配置为边沿触发或电平触发。
边沿触发是指只在中断事件发生或结束的瞬间触发中断；电平触发是指只要中断事件为真，中断就一直触发。
中断的优先级设置是为了解决多个中断事件同时发生时的处理顺序问题。
STM系列微控制器提供了16级中断优先级，优先级为0的中断最高，优先级为15的中断最低。
当多个中断事件同时发生时，中断控制器会自动将当前正在执行的中断挂起，然后执行优先级更高的中断。
当优先级更高的中断处理完成后，中断控制器会根据优先级恢复之前挂起的中断，从而实现中断的优先级控制。
中断优先级的设置在编程中是非常重要的，它直接影响到系统的响应速度和可靠性。
一般来说，高优先级的中断应该优先处理那些对实时性要求较高的事件，而低优先级的中断则用于处理一些非实时性的事件。
当然，在具体的应用中，中断优先级的设置要根据实际需求和中断事件的特性来决定。
在STM系列微控制器中，中断控制和中断优先级设置的编程步骤如下：1. 配置中断触发方式。
简述中断控制器的工作过程
简述中断控制器的工作过程
简述中断控制器的工作过程指的是对中断控制器如何工作的简要描述。
中断控制器是计算机中负责管理中断信号的硬件设备。
中断控制器的工作过程主要包括以下几个步骤：
1.接收中断信号：中断控制器时刻监听来自各个设备的中断信号。
一旦某个
设备产生中断信号，中断控制器会接收并处理这个信号。
2.判断优先级：中断控制器会根据预设的优先级规则判断接收到的中断信号
的优先级。
优先级高的中断会被优先处理。
3.保存上下文：中断控制器在处理中断之前，需要保存当前CPU的执行上下
文（如寄存器状态等），以便在处理完中断后能恢复到原来的执行状态。
4.处理中断：中断控制器将控制权交给相应的中断处理程序，由其执行中断
处理操作。
中断处理程序可以包括对发生中断的设备进行服务、数据处理等操作。
5.恢复上下文：中断处理程序执行完毕后，中断控制器会恢复CPU的执行上
下文，继续执行原来的任务。
6.发送中断结束信号：中断控制器在完成中断处理后，会向CPU发送一个中
断结束信号，通知CPU可以继续执行后续的任务。
以上是简述中断控制器工作过程的一般步骤，实际的中断处理过程可能因计算机架构和操作系统而有所不同。
nvic中断控制原理
nvic中断控制原理
NVIC，全称为嵌套向量中断控制器，是ARMCortex-M微控制器中的核心组件之一。
它的工作原理如下：
1.中断优先级：每个中断都有一个固定的优先级。
优先级高的中断在发生时可以立即打断正在执行的指令序列。
ARMCortex-M微控制器支持动态优先级，可以在运行时改变中断的优先级。
2.中断向量表：NVIC使用一个特殊的存储区域来保存中断向量表（InterruptVectorTable）。
中断向量表是一个数组，其中每个元素都是一个指向中断处理程序的地址。
当中断发生时，NVIC将比较新中断与当前中断的优先级，如果新中断优先级高，则立即处理新中断。
3.中断屏蔽：NVIC具有可编程的中断屏蔽寄存器，用于控制哪些中断被允许或禁止。
通过设置这些寄存器的值，可以控制哪些中断信号可以触发中断事件。
4.自动保存和恢复处理器状态：在ISR（中断服务程序）结束时，NVIC将从栈中恢复相关寄存器的值，进行正常操作，因此花费少量且确定的时间处理中断请求。
总之，NVIC通过优先级管理、向量表、屏蔽寄存器和自动保存恢复处理器状态等功能，实现了对微控制器中断的全面控制和管理。
nvic中断控制原理 -回复
nvic中断控制原理-回复NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）中断控制器是一种硬件模块，用于管理微处理器上的中断信号。
在嵌入式系统中，中断是处理器根据外部事件或内部条件而自动触发的一种机制。
NVIC中断控制器的作用是将多个中断源连接到处理器，并根据中断的优先级和状态来控制中断的触发和处理顺序。
下面，我们将深入探讨NVIC中断控制器的工作原理，包括中断优先级、中断向量表和中断处理过程。
一. 中断优先级NVIC中断控制器可以管理多个中断源，每个中断源都有一个特定的优先级。
中断优先级决定了中断处理的顺序，优先级较高的中断将在优先级较低的中断之前处理。
1. 优先级分组中断优先级分组是指将中断源分成若干组，每个组都有自己的优先级范围。
优先级分组可以根据系统需求进行配置，常见的分组方式包括4位抢占优先级和4位响应优先级、3位抢占优先级和1位响应优先级等。
2. 中断优先级设置对于每个中断源，可以设置其优先级。
一般来说，数值较小的中断具有更高的优先级。
在NVIC中断控制器中，中断优先级由8位寄存器控制，例如NVIC_IPR[x]，其中x表示中断源的编号。
通过设置寄存器的值，可以为每个中断源设置相应的优先级。
二. 中断向量表中断向量表是存储中断服务程序入口地址的表格，用于快速定位和处理中断。
在ARM Cortex-M系列处理器中，中断向量表是一个存储在内存中的固定地址。
当发生中断时，处理器会根据中断号从中断向量表中获取相应的中断服务程序入口地址。
1. 中断向量表的结构中断向量表通常由一系列指令地址组成，每个中断对应一个指令地址。
在ARM Cortex-M系列处理器中，中断向量表的起始地址存储在向量表偏移寄存器（VTOR）中，处理器会根据该地址偏移获取实际的中断服务程序入口地址。
2. 中断服务程序中断服务程序是为每个中断源编写的处理程序，用于处理中断事件。
每个中断源可能有一个或多个相关的中断服务程序。
51单片机中断原理
51单片机中断原理
单片机中断原理是指在程序运行过程中，可以通过外部信号的触发，中断当前的执行流程，转而去执行相应的中断服务程序。
其工作原理主要包括中断源、中断控制器和中断服务程序三个部分。
1. 中断源：中断源是指能够产生中断信号的外部设备或事件。
常见的中断源包括定时器溢出中断、外部中断、串口接收中断等。
当中断源发生中断事件时，会向中断控制器发送中断请求。
2. 中断控制器：中断控制器是用来管理和响应中断请求的硬件电路。
当中断请求到达时，中断控制器首先会检查当前的中断优先级，然后决定是否响应中断请求。
如果响应中断请求，中断控制器会将中断信号发送给单片机核心，告知其发生了中断事件。
3. 中断服务程序：当单片机核心接收到中断信号时，会中断当前的执行流程，转而去执行与中断源对应的中断服务程序。
中断服务程序是为了处理中断事件而编写的特定功能的程序代码。
执行完中断服务程序后，单片机核心会返回到中断发生时的原始执行位置，继续执行原来的程序。
通过中断的方式，单片机可以在进行其他任务的同时，及时响应重要的中断事件，提高系统的响应速度和实时性。
在中断服务程序中，可以实现对中断事件的处理，以满足不同应用的需求。
同时，通过合理设置中断优先级，可以确保重要的中断得到及时处理。
单片机中断的原理
单片机中断的原理单片机中断是一种特殊的事件处理机制，它允许单片机在执行主程序的同时，能够响应并处理来自外界的各种中断请求。
中断可以是外部设备的信号，也可以是内部产生的故障、异常等。
在单片机系统中，中断起到了提高系统并发性、节省处理时间、及时响应外部事件等作用。
单片机中断的原理主要包括中断源、中断控制器、中断向量表和中断服务程序。
1. 中断源：中断源是指可以引起中断的设备或事件。
在单片机中，常见的中断源包括外部输入引脚、定时器/计数器、串口通信、模数转换等。
2. 中断控制器：中断控制器是用来监测和管理中断请求的硬件模块。
它可以通过检测中断源的状态来判断是否需要进行中断处理，还可以设置中断的优先级和屏蔽某些中断源。
3. 中断向量表：中断向量表是一个存储中断服务程序入口地址的数据表。
当发生中断事件时，单片机会根据中断源的编号或优先级，在中断向量表中查找对应的中断服务程序入口地址。
4. 中断服务程序：中断服务程序是由开发人员编写的用于处理特定中断事件的代码段。
当中断事件发生时，单片机会自动跳转到中断服务程序的入口地址，执行相应的处理操作。
中断服务程序通常包括保存寄存器状态、执行中断处理任务和恢复现场等步骤。
单片机中断的工作流程一般如下：1. 单片机在执行主程序的过程中，不断监测中断源的状态变化。
2. 当中断源发生状态变化时，中断控制器会检测到中断请求，并暂停主程序的执行。
3. 中断控制器会根据中断源的优先级确定中断发生的顺序，并将相应的中断请求发送给CPU。
4. CPU响应中断请求后，会自动保存当前程序的执行状态（通常是将寄存器的值保存到栈中），然后跳转到中断向量表中对应中断源的中断服务程序入口地址。
5. 执行中断服务程序，完成相应的中断处理任务。
6. 中断服务程序执行完毕后，CPU会从栈中恢复之前的程序状态，继续执行中断发生之前的主程序。
单片机中断的原理可以总结为以下几点：1. 中断源发生中断事件，向中断控制器发送中断请求。
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ARM(以S3C2440A为例)中的中断控制器
中断请求由硬件产生，根据中断源类型分别将中断信号送到SUBSRCPND （SubSourcePending）和SRCPND(SourcePending)寄存器，SUBSRCPND是子中断源暂存寄存器，用来保存子中断源信号，SRCPND是中断源暂存寄存器，用来保存中断源信号。
中断信号可通过编程方式屏蔽掉，SUBMASK是子中断源屏蔽寄存器，可以屏蔽指定的子中断信号，MASK功能同SUBMASK用来屏蔽中断源信号。
中断分为两种模式：一般中断的和快速中断，MODE是中断模式判断寄存器，用来判断当前中断是否为快速中断，如果为快速中断直接将快速中断信号送给ARM内核(为什么快速中断不需要仲裁，因为arm规定了快速中断只能有一个)，如果不是快速中断，还要将中断信号进行仲裁选择。
S3C2440A支持多达60种中断，很有可能多个硬件同时产生中断请求，这时要求中断控制器做出裁决，Priority是中断源优先级仲裁选择器，当多个中断产生时，选择出优先级最高的中断源进行处理，INTPND是中断源结果寄存器，里面存放优先级仲裁出的唯一中断源。
中断控制器负责收集所有中断源发起的中断，现有的中断控制器几乎都是可编程的，通过对中断控制器的编程，我们可以控制每个中断源的优先级、中断的电器类型，还可以打开和关闭某一个中断源。
smp系统中，甚至可以控制某个中断源发往哪一个CPU进行处理。
对于ARM架构的soc，使用较多的中断控制器是VIC（Vector Interrupt Controller），进入多核时代以后，GIC（General Interrupt Controller）的应用也开始逐渐变多。
x86架构处理器
在x86中的中断控制器为8259芯片，下面介绍一下它的工作原理
当一个中断请求从IR0到IR7中的某根线到达IMR时，IMR首先判断此IR是否被屏蔽，如果被屏蔽，则此中断请求被丢弃；否则，则将其放入IRR中。
在此中断请求不能进行下一步处理之前，它一直被放在IRR中。
一旦发现处理中断的时机已到，Priority Resolver将从所有被放置于IRR中的中断中挑选出一个优先级最高的中断，将其传递给CPU去处理。
IR号越低的中断优先级别越高，比如IR0的优先级别是最高的。
8259A通过发送一个INTR(Interrupt Request）信号给CPU，通知CPU有一个中断到达。
CPU收到这个信号后，会暂停执行下一条指令，然后发送一个INTA(Interrupt Acknowledge）信号给8259A。
8259A收到这个信号之后，马上将ISR中对应此中断请求的Bit设置，同时IRR中相应的bit会被reset。
比如，如果当前的中断请求是IR3的话，那么ISR中的bit-3就会被设置，IRR中IR3对应的bit就会被reset。
这表示此中断请求正在被CPU处理，而不是正在等待CPU处理。
随后，CPU会再次发送一个INTA信号给8259A，要求它告诉CPU此中断请求的中断向量是什么，这是一个从0到255的一个数。
8259A根据被设置的起始向量号（起始向量号通过中断控制字ICW2被初始化）加上中断请求号计算出中断向量号，并将其放置在Data Bus 上。
比如被初始化的起始向量号为8，当前的中断请求为IR3，则计算出的中断向量为8+3=11。
CPU从Data Bus上得到这个中断向量之后，就去IDT中找到相应的中断服务程序ISR，并调用它。
如果8259A的End of Interrupt (EOI）通知被设定位人工模式，那么当ISR处理完
该处理的事情之后，应该发送一个EOI给8259A。
8259A得到EOI通知之后，ISR寄存器中对应于此中断请求的Bit会被Reset。
如果8259A的End of Interrupt (EOI）通知被设定位自动模式，那么在第2个INTA信号收到后，8259A ISR寄存器中对应于此中断请求的Bit就会被Reset。
在此期间，如果又有新的中断请求到达，并被放置于IRR中，如果这些新的中断请求中有比在ISR寄存中放置的所有中断优先级别还高的话，那么这些高优先级别的中断请求将会被马上按照上述过程进行处理；否则，这些中断将会被放在IRR中，直到ISR中高优先级别的中断被处理结束，也就是说知道ISR寄存器中高优先级别的bit被Reset为止。