嵌入式基础知识-中断处理过程

1 中断基本概念

中断是CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应。

中断的一些基本概念：

• 中断源：引起中断的事件称为中断源
• 中断请求：中断源向CPU提出处理的请求称为中断请求
• 中断向量：中断源的识别标志，中断服务程序的入口地址
• 中断向量表：按照中断类型号从小到大的顺序存储对应的中断向量，总共存储256个中断向量
• 断点：发生中断时被打断程序的暂停点称为断点
• 中断响应：CPU暂停现行程序转而为响应中断请求的过程称为中断响应
• 关中断：在保护现场和恢复现场过程中都要先关闭中断，避免堆栈错误
• 保存现场：保存程序当前断点执行所需的寄存器和相关数据
• 中断服务程序：处理中断源的程序称为中断处理程序
• 中断处理：CPU执行有关的中断服务函数称为中断处理
• 中断返回：返回断点的过程称为中断返回

2 中断的分类

2.1 硬/软中断

按中断源的不同，可分为：

• 硬件中断：由CPU外部的硬件，引入的中断，是随机的
• 软件中断：软件中断其实并不是真正的中断，它们只是可被调用执行的一般程序，是预先设计的

2.2 外/内中断

根据中断源所在的位置，可以分：

• 外部中断：一般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
• 内部中断：是指如运算出错（除数为零、运算溢出、单步中断等）所引起的中断

2.3 可/非屏蔽中断

按是否可屏蔽，可分为：

• 可屏蔽中断：通过INTR（Interrupt Require）线向CPU请求的中断，此类中断并不会影响系统运行，可随时处理，或不处理。此外，除受本身的屏蔽位控制外，还受一个总的中断允许标志位IF（Interrupt Flag）的控制
• 非屏蔽中断（不可屏蔽中断）：非屏蔽中断是出现在NMI（Non Maskable Interrupt）线上的请求 ，不受中断标志位IF的影响，内部中断是不可屏蔽的中断

3 中断处理具体细节

中断的整个处理过程，由硬件和软件共同完成，具体处理细节如下图：

根据此图，再来分析下各个过程：

• 关中断：进入不可响应中断请求的中断，由硬件自动完成
• 保存断点：把当前的程序计数器PC中的内容保存起来，用于中断处理结束后能继续执行主程序
• 识别中断源：有多个中断源同时请求时，只能响应最高优先级的，因此需进一步判断中断源
• 保存现场和屏蔽字：进入中断服务程序后，要先保存现场
• 设置新的屏蔽字：用于改变中断优先级和控制中断的产生
• 开中断：执行中断程序时，打开中断可实现更高优先级的中断响应，实现中断嵌套
• 执行中断服务程序：执行中断服务程序中的内容
• 再次关中断：使得恢复现场和屏蔽字时不会被中断打断
• 恢复现场和屏蔽字：使现场和屏蔽字恢复到中断之前的状态
• 再次开中断：中断执行完，现场恢复完后，可以打开中断
• 中断返回：返回原程序继续执行

处理过程，会经历两次的开/关中断，也可用下图描述

4 总结

本编介绍了中断基本概念，中断的分类，以及 中断处理的具体细节