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Zephyr中斷服務(wù)類型及實(shí)際應(yīng)用

恩智浦MCU加油站 ? 來(lái)源:恩智浦MCU加油站 ? 作者:恩智浦MCU加油站 ? 2022-03-10 11:53 ? 次閱讀

Zephyr中斷系統(tǒng)一覽

首先我們來(lái)看下Zephyr中的中斷系統(tǒng)有什么特別之處:

1. 內(nèi)核為所有未使用的中斷提供了默認(rèn)的中斷服務(wù)程序,如果一個(gè)未定義中斷被觸發(fā)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)錯(cuò)誤

2. 支持中斷的嵌套

3. 中斷服務(wù)程序執(zhí)行在內(nèi)核中斷上下文

擁有自己的??臻g

要注意,棧的容量要足夠大,以支持中斷的嵌套

4. 軟中斷服務(wù)程序

常規(guī)中斷一般都通過(guò)一個(gè)叫做軟中斷的服務(wù)程序進(jìn)行管理

通過(guò)查找軟中斷向量表,能夠獲取實(shí)際要執(zhí)行的中斷服務(wù)程序(下文統(tǒng)稱ISR)入口以及參數(shù)

從ISR返回時(shí),決定是否進(jìn)行線程的切換

5. 多數(shù)內(nèi)核API只能在線程中使用,不能在ISR中使用,那些可以在ISR中使用的內(nèi)核API往往都有一個(gè)isr_ok的屬性。

Zephyr的ISR

再來(lái)看下,Zephyr中的ISR類型,Zephyr中的中斷服務(wù)類型大致分為3類:

1. 常規(guī)ISR:

由軟中斷服務(wù)程序所調(diào)用,不能直接運(yùn)行

簡(jiǎn)單,使用方便

2. 直接ISR:

不使用軟中斷服務(wù)程序,直接注冊(cè)進(jìn)硬件中斷向量表中

低延時(shí),但是有很多限制,比如不能傳入?yún)?shù)

3. 零延時(shí)ISR:顧名思義就是延時(shí)最低的

擁有最高的中斷優(yōu)先級(jí),不受中斷鎖影響

既可以是常規(guī)ISR也可以是直接ISR

Zephyr的中斷向量表

說(shuō)完中斷類型,介紹一下Zephyr中的中斷向量表的概念,除了硬件中斷向量表,Zephyr中還有一個(gè)較為新的概念,我們?cè)谏衔闹幸灿兴峒?,叫做軟件中斷向量表,那么他們都各自?fù)責(zé)什么呢?我們來(lái)一一介紹。

1. 硬件中斷向量表:前16個(gè)位置固定給了內(nèi)核服務(wù),其他位置,如果沒(méi)有被注冊(cè)的話,填入的是通用的中斷服務(wù)程序_isr_wrapper()

2. 軟件中斷向量表:內(nèi)部存儲(chǔ)的是所注冊(cè)的中斷服務(wù)程序,以及想要傳入的參數(shù),所有所有未添加中斷服務(wù)程序的地方,都會(huì)被寫入z_irq_spurious()

3. 通用中斷服務(wù)程序_isr_wrapper()作用:

中斷函數(shù)第一入口,他是軟件中斷向量表的使用者

負(fù)責(zé)取出真正的中斷服務(wù)程序入口以及參數(shù)

4. 直接中斷:直接被裝配到硬件中斷向量表,當(dāng)中斷到來(lái)時(shí),直接被執(zhí)行

下圖是完整的中斷服務(wù)注冊(cè)邏輯:

f0686766-a018-11ec-952b-dac502259ad0.png

如何定義一個(gè)中斷

了解了中斷實(shí)現(xiàn)以及執(zhí)行邏輯,我們來(lái)看看如何實(shí)際定義一個(gè)中斷,首先是常規(guī)中斷,只需要兩個(gè)步驟:

1. 使用宏IRQ_CONNECT進(jìn)行中斷定義,需要注意的是,所有參數(shù)的數(shù)值必須是編譯期確定的,其原型是IRQ_CONNECT(irq_p, priority_p, isr_p, isr_param_p, flags_p),各參數(shù)說(shuō)明如下:

irq_p: 中斷號(hào)

priority_p: 中斷優(yōu)先級(jí)

isr_p: 中斷服務(wù)函數(shù)

fags_p: 中斷標(biāo)志

2. 使用irq_enable()使能中斷

當(dāng)然,上述方式是在編譯期進(jìn)行中斷的注冊(cè),Zephyr也同時(shí)支持運(yùn)行期間通過(guò)調(diào)用函數(shù)irq_connect_dynamic()注冊(cè),但是需要配置CONFIG_DYNAMIC_INTERRUPTS

下面是一段參考事例:

poYBAGIpdwSADiDfAAA4M7aNlcI543.png

接下來(lái)是直接中斷,實(shí)現(xiàn)方式略有不同,需要用戶調(diào)用IRQ_DIRECT_CONNECT:

pYYBAGIpdvyARR9IAABA8_gY0GI001.png

Zephyr的零延時(shí)中斷

最后聊聊零延時(shí)中斷,上文說(shuō)過(guò),零延時(shí)中斷的類型可以是直接中斷也可以是常規(guī)中斷,換句話說(shuō),他的實(shí)現(xiàn)方式與上述兩種大致相同,唯一不同的是,中斷標(biāo)志位需要傳入IRQ_ZERO_LATENCY以指示這是一個(gè)零延時(shí)中斷。

那么為什么要設(shè)計(jì)零延時(shí)中斷呢?

最主要的原因是,在程序設(shè)計(jì)時(shí),我們往往會(huì)在程序中加入irq lock,保證代碼運(yùn)行不會(huì)被中斷打斷,但是這樣一來(lái),就可能提高系統(tǒng)的延時(shí),對(duì)于一些時(shí)間敏感的應(yīng)用案例,高延時(shí)往往是不可接受的。

那么此時(shí),零延時(shí)中斷的作用就體現(xiàn)了,他自身運(yùn)行在一個(gè)不會(huì)被lock的優(yōu)先級(jí),當(dāng)然需要通過(guò)CONFIG_ZERO_LATENCY_IRQS使能。這樣一來(lái),一旦中斷被觸發(fā),其對(duì)應(yīng)的中斷處理函數(shù)能夠馬上被執(zhí)行,大大降低中斷延時(shí)。

結(jié)語(yǔ)

本期文章,主要給大家分享了Zephyr中的中斷系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)概念,最特殊的地方在于,Zephyr引入了一個(gè)軟件中斷向量表的概念,使得我們的中斷服務(wù)程序可以接收參數(shù),但是弊端就在于會(huì)引入一點(diǎn)中斷延時(shí),這樣在實(shí)際使用中,我們就要權(quán)衡利弊,各取所好了。

審核編輯:郭婷

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原文標(biāo)題:清風(fēng)徐來(lái)——Zephyr實(shí)戰(zhàn)篇(6)之中斷

文章出處:【微信號(hào):NXP_SMART_HARDWARE,微信公眾號(hào):恩智浦MCU加油站】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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