中断及异常处理

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中断及异常处理

基本概念

中断是指出现需要时,CPU暂停执行当前程序,转而执行新程序的过程。即在程序运行过程中,出现了一个必须由CPU立即处理的事务。此时,CPU暂时中止当前程序的执行转而处理这个事务,这个过程就叫做中断。通过中断机制,可以使CPU避免把大量时间耗费在等待、查询外设状态的操作上,大大提高系统实时性以及执行效率。

异常处理是操作系统对运行期间发生的异常情况(芯片硬件异常)进行处理的一系列动作,例如虚拟内存缺页异常、打印异常发生时函数的调用栈信息、CPU现场信息、任务的堆栈情况等。

运行机制

外设可以在没有CPU介入的情况下完成一定的工作,但某些情况下也需要CPU为其执行一定的工作。通过中断机制,在外设不需要CPU介入时,CPU可以执行其它任务,而当外设需要CPU时,产生一个中断信号,该信号连接至中断控制器。中断控制器是一方面接收其它外设中断引脚的输入,另一方面它会发出中断信号给CPU。可以通过对中断控制器编程来打开和关闭中断源、设置中断源的优先级和触发方式。常用的中断控制器有VIC(Vector Interrupt Controller)和GIC(General Interrupt Controller)。在ARM Cortex-A7中使用的中断控制器是GIC。CPU收到中断控制器发送的中断信号后,中断当前任务来响应中断请求。

异常处理就是可以打断CPU正常运行流程的一些事情,如未定义指令异常、试图修改只读的数据异常、不对齐的地址访问异常等。当异常发生时,CPU暂停当前的程序,先处理异常事件,然后再继续执行被异常打断的程序。

以ARMv7-a架构为例,中断和异常处理的入口为中断向量表,中断向量表包含各个中断和异常处理的入口函数。

图 1 中断向量表

开发指导

接口说明

异常处理为内部机制,不对外提供接口,中断模块提供对外接口如下:

功能分类

接口名称

描述

创建和删除中断

LOS_HwiCreate

中断创建,注册中断号、中断触发模式、中断优先级、中断处理程序。中断被触发时,会调用该中断处理程序

LOS_HwiDelete

删除中断

打开和关闭所有中断

LOS_IntUnLock

打开当前处理器所有中断响应

LOS_IntLock

关闭当前处理器所有中断响应

LOS_IntRestore

恢复到使用LOS_IntLock关闭所有中断之前的状态

获取系统支持的最大中断数

LOS_GetSystemHwiMaximum

获取系统支持的最大中断数

开发流程

  1. 调用中断创建接口LOS_HwiCreate创建中断。
  2. 调用LOS_HwiDelete接口删除指定中断,此接口根据实际情况使用,判断是否需要删除中断。

编程实例

本实例实现如下功能:

  1. 创建中断。
  2. 删除中断。

代码实现如下,演示如何创建中断和删除中断,当指定的中断号HWI_NUM_TEST产生中断时,会调用中断处理函数:

#include "los_hwi.h"
/*中断处理函数*/
STATIC VOID HwiUsrIrq(VOID)
{
    printf("in the func HwiUsrIrq \n"); 
}

static UINT32 Example_Interrupt(VOID)
{
    UINT32 ret;
    HWI_HANDLE_T hwiNum = 7;
    HWI_PRIOR_T hwiPrio = 3;
    HWI_MODE_T mode = 0;
    HWI_ARG_T arg = 0;

    /*创建中断*/
    ret = LOS_HwiCreate(hwiNum, hwiPrio, mode, (HWI_PROC_FUNC)HwiUsrIrq, (HwiIrqParam *)arg);
    if(ret == LOS_OK){
        printf("Hwi create success!\n");
    } else {
        printf("Hwi create failed!\n");
        return LOS_NOK;
    }

    /* 延时50个Ticks, 当有硬件中断发生时,会调用函数HwiUsrIrq*/
    LOS_TaskDelay(50);

    /*删除中断*/
    ret = LOS_HwiDelete(hwiNum, (HwiIrqParam *)arg);    
    if(ret == LOS_OK){
        printf("Hwi delete success!\n");
    } else {
        printf("Hwi delete failed!\n");
        return LOS_NOK;
    }
    return LOS_OK;
}
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结果验证

编译运行得到的结果为:

Hwi create success!
Hwi delete success!
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