一开始学单片机时 就知道中断这一个概念 看些视频学了大半天 也是似懂非懂 看代码也就是设置下寄存器写下中断服务程序而已 学的不是很深入 一直到现在 经过了<微机原理>这门课的学习 才对中断有了一定的深入了解 发现中断也就是一门说复杂也能很复杂 只要封装好了api 使用也很简单的事 但是身为一名学习者 还是有必要学习中断的使用和原理
身为一个学习嵌入式的小白 一开始我学习的当然是单片机 所学的单片机是stm32 相信大部分嵌入式的人都会 所学的中断 是这样使用的
(这里主要是记载以下如何使用中断 至于中断的什么优先级,什么优先级分组,使能之类的原理,就不再赘述)
第一步:将一个I/O口配置成中断输入模式。
注意点:一般中断分为外部中断和内部中断 外部中断一般是指由计算机外设发出的中断请求,如:键盘中断、打印机中断、定时器中断等。外部中断是可以屏蔽的中断,也就是说,利用中断控制器可以屏蔽这些外部设备 的中断请求。内部中断是指因硬件出错(如突然掉电、奇偶校验错等)或运算出错(除数为零、运算溢出、单步中断等)所引起的中断。
这里使用的是按键中断 用的是GPIO引脚 板子上是PD^11,PD^12两个端口作为中断输入的 所以这里要做的是
1)初始化I/O口为输入;
2)开启I/O复用时钟,并设置外部事件映射关联。
为啥GPIO口使用中断方式进行工作的时候就必须要映射到外部事件上去,而其他就不呢?参照下网友的解析是:比如USART产生的中断,是没有经过EXTI,而是直接将中断放入了NVIC;但是GPIO它作为中断源,是要经过EXTI的。仔细参看下面两个图,其实就会恍然大悟:
所以GPIO口的中断方式进行工作要映射到外部事件上去
void BUTTON_Configuration(void)
{
/* 初始化PD^11 PD^12为中断输入模式 */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
/* 开启复用时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
/* 将PD^11,PD^12映射到外部事件线上去 */
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD , GPIO_PinSource11);
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD , GPIO_PinSource12);
}
第一步是将外部GPIO口映射到某外部事件上去。那么接下来,就该对该外部事件进行配置了,包括外部事件线路的选择、触发条件、使能。这里需要理解清楚的是,GPIO口和外部事件是各自独立的,它们并不是一体的—详细理解第一步,将GPIO口映射到某外部事件,可以看出GPIO和外部事件这个东西是两个不同的东西,在这里,GPIO的映射,无非就是GPIO口搭了外部事件的一趟顺风车。也所以,外部事件依然是要配置和使能的,不能说,将GPIO口映射到外部事件就可以产生中断了。
void EXTI_Configuration(void)
{
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
/*PD11外部中断输入 下降沿触发*/
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line11;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
/*PD12外部中断输入 下降沿触发*/
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line12;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}
第三步,现在就该配置中断了。也即是配置中断分组,以及中断优先级。当然,这并不是最后的工作。
void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 中断分组 影响到了后面优先级的分配 */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
/*外部中断线 使能中断*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0 ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE ;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
不管是IO的配置和外部事件还有中断的配置都配置完毕后 最后一步就是写中断服务函数
第四步:中断服务函数
这里有个重点必须注意:所有中断服务函数的名字,ST官方已经取好了,而且还放在了中断向量表中了<也即是启动文件里>,如果你不自己写启动文件的话,那么你的中断服务函数的名字必须和ST官方的一样,不然,一个中断来了,找不到负责任的函数,它就只有悲剧去了。
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line11)!= RESET)
{
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line11);
Flag = 0x01;
}
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line12)!= RESET)
{
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line12);
Flag = 0x02;
}
}
int main(void)
{
/* Add your application code here
*/
SystemInit(); /*系统初始化*/
LED_Configuration(); /* LED初始化 也就是GPIO的简单配置而已 */
BUTTON_Configuration();
NVIC_Configuration();
EXTI_Configuration();
/* Infinite loop */
while (1)
{
switch(Flag)
{
case 0x01:
{
LED2(1);
Delay();
LED2(0);
Delay();
break;
}
case 0x02:
{
LED3(1);
Delay();
LED3(0);
Delay();
break;
}
default :
{
LED1(1);
Delay();
LED1(0);
Delay();
break;
}
}
}
}
主函数主要是调用一些初始化函数然后定义了一个全局变量Flag,每次中断,都影响Flag的值,然后main函数判断该值,就这么简单。完了
将GPIO作为中断的处理流程
1. GPIO初始化。包括外设时钟,管脚,速度,模式等。
2. 将GPIO脚连接到EXTI line。这是通过写AFIO下的EXTICR寄存器实现的。
3. EXTI初始化,使能该条EXTI line,并做上升下降沿设置。通过写EXTI下IMR, EMR, PTSR, FTSR实现。
4. NVIC初始化。包括优先级的计算和使能。
当中断到来,ISR做相应处理后:
1. 清除GPIO寄存器中的信号量。
2. 清除EXTI上的信号量。
这就是一个stm32的中断使用方式
这里穿插一个小知识 也就是怎么找到中断服务程序的地址呢 当一个中断发生时 开发板就会根据对应的中断找到中断服务程序 然后运行 运行完后就恢复原样 返回
其实这里是通过中断向量表实现的
拿x86的的中断系统举例
每个中断源对应一个确定的8位中断类型码,cpu在响应中断后,会根据中断类型码查询中断向量表转入的中断服务程序
一般的做法是
1.将中断类型码*4 作为中断向量表的地址指针
2.将cpu的标志寄存器入栈保护
3.清楚IF和TF标志位,屏蔽信的INTR中断和单步中断
4.保存断点,即把断点处的IP和CS值压入堆栈,先压入CS值,再压入IP值
5.从中断向量表中取中断服务程序的入口地址,分别送至CS和IP中
6.从新的CS:IP执行中断程序
CS:段地址 IP:偏移量
下面我们就来讲解下Linux下的中断 linux作为一个嵌入式操作系统 中断机制的代码很庞大和复杂 这里也只是稍微的讲解下大概的框架 全部讲完估计要讲三天三夜也未必讲的清楚
在中断机制中 会有一个叫中断控制器的东西 负责将外设的中断请求经过一下处理后发送到CPU的中断输入 外设是不能直接中断通知CPU的 同时CPU也不能一直轮询外设 这样太耗精力和时间 所以这工作由中断控制器来完成
比如最经典的就是8259A中断控制器
IRQ0-IRQ7是8个中断输入信号引脚 来接收中断输入信号
但是中断控制器硬件平台多种多样 为了屏蔽各种硬件平台的区别,Linux提供了一个统一抽像的平台来实现中断子系统。irq_chip结构用于描述一个硬件中断控制器,它封装了控制器的名称(如XTPIC或IO-APIC)和控制器相应的操作:
中断控制器
struct irq_chip {
const char *name; //控制器名称
unsigned int (*startup)(unsigned int irq); //第一次激活时调用,用于第一次初始化IRQ
void (*shutdown)(unsigned int irq); //对应的关闭操作
void (*enable)(unsigned int irq); //激活IRQ
void (*disable)(unsigned int irq); //禁用IRQ
void (*ack)(unsigned int irq); //显示的中断确认操作
void (*mask)(unsigned int irq); //屏蔽中断
void (*mask_ack)(unsigned int irq); //屏幕并确认
void (*unmask)(unsigned