【嵌入式开发】25

【嵌入式开发】

一、中断的基本概念

中断是处理器在执行程序时，由于内外部事件（如按键按下、串口接收到数据等）引起的一个暂停，转而执行预先设定好的中断服务程序（ISR），处理完毕后返回原程序继续执行的过程。中断机制提高了处理器的实时响应能力，使得系统能够及时响应各种突发事件。

二、中断接收数据的整体流程

在嵌入式系统中，使用中断方式接收数据通常涉及以下几个步骤：

1. 初始化外设：配置外设（如串口）的工作模式、波特率、数据位、停止位等参数，使其能够正确接收数据。

2. 配置中断：设置中断优先级、使能中断、配置中断触发条件（如接收到数据时触发）等。

3. 编写中断服务程序（ISR）：定义当中断发生时处理器应该执行的代码，通常包括清除中断标志、读取数据、处理数据等。

4. 使能中断并等待：开启中断，等待中断事件的发生。

5. 在ISR中处理数据：一旦中断发生，处理器自动跳转到ISR执行，完成数据的读取和处理。

6. 返回原程序：ISR执行完毕后，处理器返回被中断的程序继续执行。

三、详细流程

3.1 初始化外设

以串口通信为例，初始化串口通常包括设置串口的波特率、数据位、校验位、停止位等参数，以及配置串口的输入输出模式。这些配置通常通过写入串口的控制寄存器来实现。

3.2 配置中断

配置中断通常包括以下几个步骤：

• 设置中断向量表：中断向量表是处理器在中断发生时查找ISR的地址表。需要为每个中断源配置一个唯一的向量地址。

• 设置中断优先级：如果系统支持中断嵌套，需要为每个中断源设置优先级，以决定多个中断同时发生时哪个ISR先执行。

• 使能中断：通过写入特定的控制寄存器来使能中断。

• 配置中断触发条件：设置中断触发的条件，如串口接收到数据时触发中断。

3.3 编写中断服务程序（ISR）

ISR是中断发生时处理器执行的代码，它应该尽可能简短且高效，以减少中断处理时间。ISR通常包括以下几个部分：

• 保存现场：由于ISR会打断处理器的当前任务，因此需要保存被中断程序的现场（如寄存器值），以便ISR执行完毕后恢复。

• 清除中断标志：读取并清除中断源的中断标志，以允许下一次中断。

• 读取数据：从外设（如串口）读取接收到的数据。

• 处理数据：对数据进行必要的处理，如解析协议、更新缓冲区等。

• 恢复现场：ISR执行完毕前，需要恢复被中断程序的现场，以确保程序能够正确继续执行。

• 返回：使用特定的指令从中断返回，继续执行被中断的程序。

3.4 使能中断并等待

在配置好中断和ISR后，需要使能中断，并让处理器进入等待状态。在等待期间，处理器可以执行其他任务或进入低功耗模式以节省电能。

3.5 在ISR中处理数据

当外设接收到数据时，会触发中断，处理器自动跳转到ISR执行。在ISR中，需要快速读取并处理数据，然后尽快返回，以减少中断对系统实时性的影响。

3.6 返回原程序

ISR执行完毕后，处理器会自动返回到被中断的程序继续执行。被中断的程序通常不需要知道中断的发生，它会继续从被中断的地方执行下去。

四、注意事项

• 中断优先级：在设置中断优先级时，需要考虑中断的重要性和实时性要求。重要的、需要快速响应的中断应该设置较高的优先级。

• 中断嵌套：如果系统支持中断嵌套，需要注意嵌套的中断优先级和处理顺序，以避免优先级反转和死锁等问题。

• 中断延迟：中断处理会引入一定的延迟，这可能会影响系统的实时性能。因此，在编写ISR时，需要尽量优化代码，减少中断处理时间。

• 数据完整性：在中断方式接收数据时，需要考虑数据的完整性和正确性。可以采用校验码、帧结构等方式来确保数据的正确性。

• 资源共享：如果ISR和其他程序需要访问共享资源（如全局变量、缓冲区等），需要考虑资源访问的同步和互斥问题，以避免数据竞争和错误。