嵌入式系统教案-中断(全英)
嵌入式系统第12节 中断
中断的作用
（1）并行操作，提高工作效率 并行操作，
CPU与外设同时工作，多个外设同时工作。
（2）实现实时处理
在控制系统中，有些参量要求计算机能快速处理，用中断方式很容易 实现。
（3）故障处理
出现故障，提出中断申请，要求计算机及时响应。
中断源
引起中断的原因或能发出中断申请的来源。
Intelligence & Control
中断控制器
程序状态寄存器PSR（全局）
F位置1，CPU不接受FIQ I位置1，CPU不接受IRQ
Intelligence & Control
SRCPND/ SUBSRCPND
Intelligence & Control
SRCPND为主中断源引脚寄存器，SUBSRCPND为副中 断源引脚寄存器 作用是用于标示出哪个中断请求被触发 SRCPND的有效位为32，SUBSRCPND 的有效位为11， 它们中的每一位分别代表一个中断源。如果相应中断源产生 中断请求则其对应位置为1。该寄存器中的位将自动由中断 请求置位，而不管INTMASK寄存器中的掩码位是否有效。 另外，该寄存器不受中断控制器的优先级逻辑影响。在中断 服务程序中，该寄存器的相应位必须进行清零处理，清零的 方法是将该位写入1。
Intelligence & Control
中断过程
Intelligence & Control
子中断源状态寄存器
中断源状态寄存器
关于__irq 的使用
Intelligence & Control
__irq用来表示一个函数是否为中断函数 现场保护和恢复自动完成 给不具备中断嵌套功能的ARM系统带来了问题，若使用 __irq 时有中 断嵌套产生，现场保护就会混乱。 若有中断嵌套，需要自己编写中断入口现场保护代码
嵌入式技术应用教程——SC第五章
第五章中断中断是指计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回现行程序的间断处，继续执行原程序。
中断是单片机或ARM实时地处理内部或外部事件的一种机制。
换言之，中断可以作为ARM外围设备与CPU之间的一种联系或通信方式。
S3C2410A中有56个中断源，这些中断源分别为：表 5.1假如UART0的接收缓存收到了来自外部的数据，那么设备UART0要通知CPU已经收到数据，请示CPU进行下一步工作。
那么UART0要通过什么方式告知CPU收到数据了呢？设想一下，UART是通用异步收发器的英文缩写，一般在ARM芯片与外部进行数据传输的时候并不是一直不断地进行数据交换，而是断断续续地进行数据通信，那么CPU不可能一直监视着UART设备。
在UART设备不进行数据收发时，CPU可以去进行别的程序处理。
一旦UART 设备需要和外部进行数据传输的时候，比如收到了来自外部设备的一帧数据，此时CPU还在进行着别的程序处理，那么UART设备就要告知CPU收到数据了，需要对数据进行处理，UART会通过中断的方式通知CPU，打断CPU正在进行的工作，让CPU对UART收到的数据进行处理。
此时CPU收到UART的中断通知，那么他会停下正在处理的工作，保存当前的数据，转向UART的数据处理程序（UART中断服务程序）对UART收到的数据进行处理，处理完毕后如果没有其他设备的中断请求，CPU会跳转回UART中断之前的程序，调出中断时保存的数据继续运行中断之前的程序。
S3C2410A是以ARM920T为内核的ARM，ARM920T内核有两种中断模式：FIQ和IRQ。
IRQ全称为Interrupt Request，即是“中断请求”的意思。
FIQ全称为Fast Interrupt Request，即是“快速中断请求”的意思。
FIQ模式是特权模式中的一种，同时也属于异常模式一类。
嵌入式系统实验2中断实验
中南大学嵌入式系统实验（二）中断实验学院：**************专业班级：*********姓名：*************学号：*************中断实验一．实验目的1.熟悉arm开发板中断原理。
并产生中断。
2.了解快速中断和普通中断。
编写嵌套中断实验。
二．实验器材PC机一台，周立功开发板一块三．实验原理EasyARM2103开发板提供了4个绿色发光二极管用作显示，电路如图1.1所示。
显示电路采用了灌电流的方式来驱动发光二极管，由于微控制器LPC2103 I/O口提供的灌电流大于其拉电流，采用此驱动方式可以保证二极管发光的亮度。
1.1Led电路原理四. 实验原理ARM体系的CPU有7种工作模式，可以通过软件来进行模式切换，或者发生各类中断、异常进行相应模式。
CPU可以识别两种类型中断，正常中断（IRQ）和快速响应中断（FIQ）状态寄存器的PSR中F和R位决定是中断的启闭。
为了使能中断，必须将PSR中F或R位清零，并且中断屏蔽寄存器相应位也要清零。
ARM中断分为子中断源和一般中断源，子中断源多了两个寄存器SUBRCPN（标识子中断源是否发生）INTSUBMSK（屏蔽子中断源）。
ARM中断发生过程如下：１．如果为子中断源，则SUBSRCPND寄存器相应位置1，然后根据子中断源屏蔽寄存器（INTSUBMSK）的设置来判断该中断是否被屏蔽，如未屏蔽，则在SRCPND寄存器相应位置1。
２．如果为非子中断则直接在SRCPND寄存器相应位置1。
３．如果INTMOD寄存器中该中断被设置为FIQ快速中断（相应位置1），即该中断立即执行。
如不是，则判断INTMSK寄存器中该中断是否被屏蔽，如未屏蔽，则进入中断优先仲裁器进行中断优先设置（PRIORITY寄存器）经过中断优先仲裁后，最高优先级的中断在INTPND寄存器中相应位置1（同一时间，此寄存器只有一位置1），INTOFFSET寄存器值用来表示INTPND寄存器置1位（即INTPND 寄存器中位[x]为1时，INTOFFSET寄存器值为x，可以用它确定是什么中断。
(完整word版)嵌入式-中断实验
实验五中断控制实验（一）实验目的了解中断的作用；掌握嵌入式系统中断的处理流程；掌握ARM中断编程。
（二）实验设备计算机;ARM硬件仿真器;ARM开发板（三）实验硬件设置在做实验之前，先将开发板电源接好，将仿真器的USB连线与电脑相连，通电，然后按核心板的复位键。
（四）实验原理1. 中断的基本概念CPU与外设之间传输数据的控制方式通常有三种：查询方式、中断方式和DMA方式。
DMA 方式将在后续实验中说明。
查询方式的优点是硬件开销小，使用起来比较简单。
但在此方式下，CPU要不断地查询外设的状态，当外设未准备好时，CPU就只能循环等待，不能执行其它程序，这样就浪费了CPU的大量时间，降低了CPU的利用率。
为了解决这个矛盾，通常采用中断传送方式：即当CPU进行主程序操作时，外设的数据已存入输入端口的数据寄存器；或端口的数据输出寄存器已空，由外设通过接口电路向CPU发出中断请求信号，CPU在满足一定的条件下，暂停执行当前正在执行的主程序，转入执行相应能够进行输入/输出操作的子程序，待输入/输出操作执行完毕之后CPU再返回并继续执行原来被中断的主程序。
这样CPU就避免了把大量时间耗费在等待、查询状态信号的操作上，使其工作效率得以大大地提高。
能够向CPU发出中断请求的设备或事件称为中断源。
系统引入中断机制后，CPU与外设（甚至多个外设）处于“并行”工作状态，便于实现信息的实时处理和系统的故障处理。
中断方式的原理示意图如下所示。
图5-7 中断处理示意图1）中断响应中断源向CPU发出中断请求，若优先级别最高，CPU在满足一定的条件下，可以中断当前程序的运行，保护好被中断的主程序的断点及现场信息。
然后，根据中断源提供的信息，找到中断服务子程序的入口地址，转去执行新的程序段，这就是中断响应。
CPU响应中断是有条件的，如内部允许中断、中断未被屏蔽、当前指令执行完等。
2）中断服务子程序CPU响应中断以后，就会中止当前的程序，转去执行一个中断服务子程序，以完成为相应设备的服务。
嵌入式系统中断课程设计
嵌入式系统中断课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解中断在嵌入式系统中的基本概念、作用和重要性；2. 掌握中断响应过程、中断优先级管理和中断嵌套的处理方法；3. 学会分析中断服务程序的设计和优化方法；4. 了解中断相关硬件原理，如中断控制器、中断请求和中断向量。
技能目标：1. 能够运用所学知识设计简单的中断服务程序，并实现中断功能；2. 能够运用调试工具对中断相关程序进行调试和优化；3. 能够分析和解决嵌入式系统中断相关的实际问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对嵌入式系统及中断技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合；3. 培养学生团队协作意识，学会共同分析和解决问题。
本课程针对高年级学生，结合嵌入式系统课程特点，旨在提高学生理论联系实际的能力，培养学生解决实际工程问题的技能。
通过本课程的学习，使学生具备嵌入式系统中断相关领域的基本知识和实践技能，为后续深入学习打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，提高学生的综合素质。
二、教学内容1. 中断基本概念与原理：介绍中断的定义、分类及其在嵌入式系统中的作用；讲解中断响应过程、中断向量表和中断优先级管理。
教材章节：第三章“中断与异常”2. 中断控制器：分析中断控制器的原理、结构和功能；介绍中断请求、中断屏蔽和中断向量寄存器的作用。
教材章节：第三章“中断控制器”3. 中断服务程序设计：讲解中断服务程序的设计方法、中断处理流程和注意事项；举例说明中断服务程序的应用。
教材章节：第四章“中断服务程序设计”4. 中断嵌套与优先级管理：介绍中断嵌套的概念、实现方法及优先级管理的原则；分析中断嵌套时的程序执行流程。
教材章节：第五章“中断嵌套与优先级管理”5. 中断调试与优化：讲解中断相关程序的调试方法、技巧和优化策略；分析实际案例，提出解决方案。
教材章节：第六章“中断调试与优化”6. 实践环节：设计中断实验，使学生动手编写中断服务程序，实现特定功能；通过实验巩固理论知识，提高实际操作能力。
嵌入式系统教学课件：第八讲 嵌入式软件编程-中断和时间管理
~OSTCBCur->OSTCBBitX) == 0) {
OSRdyGrp &= ~OSTCBCur->OSTCBBitY; } OSTCBCur->OSTCBDly = ticks; OS_EXIT_CRITICAL(); OSSched(); } }
/* 初始化uC/OS-II*/
/* 应用程序初始化代码... */
/* 调用OSTaskCreate()创建至少一个任务*/
允许时钟节拍中断; /* 错误！可能crash!*/
OSStart();
/* 开始多任务调度 */
}
26
系统的初始化与启动
在调用C/OS-II的任何其它服务之前，用户必须 首先调用系统初始化函数OSInit()来初始化 C/OS的所有变量和数据结构；
❖ 调用OSTimeDLY后，任务进入等待状态； ❖ 使用方法
void OSTimeDly (INT16U ticks); ticks表示需要延时的时间长度，用时钟节
拍的个数来表示。
17
OSTimeDLY()
void OSTimeDly (INT16U ticks) {
if (ticks > 0) {
任务的PC
高地址
堆栈的增长
12
时钟节拍
时钟节拍是一种特殊的中断，相当于操作 系统的心脏起搏器；
μC/OS需要用户提供周期性信号源，用于 实现时间延时和确认超时。节拍率应在10 到100Hz之间，时钟节拍率越高，系统的额 外负荷就越重；
时钟节拍的实际频率取决于用户应用程序 的精度。时钟节拍源可以是专门的硬件定 时器，或是来自50/60Hz交流电源的信号。
课件：第06讲 - 嵌入式处理器中断处理
访问 RO
复位值 0
地址 0xFFFF F000
RO
0
0xFFFF F004
所有中断的状态寄存器 VICRawIntr 该寄存器读出32个中断请求/软件中断的状态，不 RO
管中断是否使能或分类
0
0xFFFF F008
注意：读取VICRawIntr寄存器将得到所有32个中断请 求和软件中断的状态西安，电子它科不技大管学软中件断学院是否使能或分类 。 18
向量地址0寄存器 VICVectAddr0
向量地址31寄存器 向量地址寄存器
VICVectAddr31
VICVectAddr
名称
VICVectAddr0 ～
VICVectAddr31
描述
复位 置
向量地址0寄存器 0
～
向量地址31寄存器
地址
0xF200_0100 ～
0xF200_017C
VIC0Addr
R/W 0xFF 0xE020_0F00
R/W 0 0xE020_0F40
西安电子科技大学软件学院
30
• 寄存器汇总
1.正在执行用户程序；
2.外部中断0发生中断；
3.VIC硬件将中断服务程序 地址装入VICVectAddr寄 存器； 4.程序跳转至异常向量表 中IRQ入口0x0018处； 5.执行指令跳转至 VICVectAddr寄存器中的 中断服务地址；
0x0000000
异常向量表
0
④
⑤
①
用户程序 ②
⑥ 中断服务程序
中断地址寄存器 0
西安电子科技大学软件学院
0xF200_0F00
15
• 寄存器描述－控制寄存器
名称
嵌入式系统课程“中断、异常与事件”教学实践及启示
“异常”作为与“中断”不完全相同的一个概 念，其显著差异的另一重要体现（或证据）是针 对它们的允许与屏蔽指令不同 [1]。
就微处理器或微控制器的角度而言，根据触 发源（即“异常”事件）的不同，一般可将异常 分为同步异常和异步异常。同步异常是指与 CPU 当前执行的指令密切相关，造成 CPU 正常运行 状态被中止的系统事件（或称内部事件），如指 令未定义、指令预取中止、数据访问中止等。异 步异常则由外部事件触发，与 CPU 当前执行的 指 令 无 关， 故 被 称 为 异 步 异 常（或 外 部 异 常 ）。 复位即属于异步异常。
几乎所有的国内外嵌入式系统教材或技术
基金项目：中央高校基本科研业务费资助智库专项课题（3850219013）。 第一作者简介：潘登，男，副教授，研究方向为嵌入式系统教学，pandengreal@。
第7期
教育与教学研究
73
文献，均在“中断”之外都提及“异常”，“异常” 与“中断”显然不是一个完全等价的概念；另一 方面，几乎所有的嵌入式系统教材，在论述微处 理器或微控制器的工作原理时，又都毫无例外地 将“异常”与“中断”混在一起不做区分，说明 微处理器或微控制器处理“中断请求”和系统“异 常”事件一定存在着大量共性的方面。
中断�求 event_IRQ
其他事件 event_other
�常事件 event_exception
事件 event 图 1 中断请求、异常与事件
从图 1 可以明显看到，狭义“事件”“event_ other”与“中断请求”“异常事件”除了具有广义 “事件”的属性之外，显然还存在着明显的差异。 “event_other”在 嵌 入 式 系 统 中 具 体 表 现 为 何 种 “事件”？应如何处理？与“中断请求”“异常事 件”的处理机制是否相同？这些问题都应当在教 学中向学生提出，引导并激发学生去深入思考。
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• When issue n occurs, stop and attend to it
• Requires a method of stopping the normal program flow to jump to attend to the priority task
done state transition) – Can be used to wake periodically from ‘sleep’ saving
power
Dealing with Interrupts
• Do nothing (i.e. wait until something happens)
wait a considerable time to be serviced • Hybrid schemes are possible (execute at
most k tasks before restarting, Round Robin for secondary tasks with prioritised return to important tasks
asking the user to ‘Press any key to continue) • Two main options – Polling loops or Interrupts
Polling Loop
Polling is a method where the processor checks to see if components need attention/servicing. Different ways of checking exist.
Task1
Task5
Task2
Task4
Task3
Polling Strategies - Prioritised
• Tasks listed in priority order • Processor returns to the start after
attending to a task • Disadvantage is that low priority tasks may
• There is no separate operating system - there is nowhere for the program to return to
• The program will run • All errors/exceptions must be handled (NOT by
Question:
In Lab 2, you did not use interrupts, where would they have helped?
Program Flow
• Unlike a general purpose computer, the program in an embedded processor is unlikely to be changed
– external I/O device (like a keyboard or printer) or – an internal event (like an op code fault, or a periodic
timer.) – occurs when the hardware needs service (busy to
• High priority tasks served by interrupts • Important to keep track of who is doing
EE312 Instrumentation and Microcontrollers
Lecture 3: Interrupts
What you will learn
• What the difference is between interrupts and polling
• When to use interrupts • How to use interrupts from C
Interrupts
• An interrupt is the automatic transfer of software execution in response to events (from hardware) that are asynchronous with the current software execution.
Hybrid Systems
• Most embedded systems combine polling loop and interrupt systems
• Polling loop replaces ‘do nothing’ as the background task in the interrupt scheme, dealing with low priority tasks
• Check issue one and attend to as necessary • Check issue two and attend to as necessary
• Check issue n and attend to as necessary
START AGAIN
Polling Strategies - Round Robin
• In a round robin scheme, the processor goes through each task in turn, attending to them as necessary
• All tasks have the same priority
• Can take some time to get back to a task if all the other tasks require attention