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中断服务函数何时被调用,中断服务函数会被打断吗

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《深入探究中断服务函数:是否会被打断及其调用机制》

一、中断服务函数的基本概念与调用时机

中断是计算机系统中一种重要的机制,它允许硬件设备在特定事件发生时暂停当前正在执行的程序,转而执行一段专门的代码,即中断服务函数(ISR,Interrupt Service Routine),中断事件可以是外部设备的请求,如定时器到期、外部中断引脚电平变化、串口数据接收等,也可以是内部异常情况,像除以零错误等。

中断服务函数何时被调用,中断服务函数会被打断吗

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当中断事件发生时,硬件会自动执行一系列操作来调用相应的中断服务函数,硬件会保存当前程序的上下文,包括程序计数器(PC)、寄存器的值等信息,以便在中断服务函数执行完毕后能够恢复到原来的执行状态,硬件会根据中断源确定对应的中断向量,进而跳转到相应的中断服务函数入口地址开始执行中断服务函数。

二、中断服务函数是否会被打断

1、一般情况 - 嵌套中断

- 在许多微控制器和处理器体系结构中,是允许嵌套中断的,这意味着如果一个中断服务函数正在执行,并且此时有更高优先级的中断事件发生,那么当前的中断服务函数将会被打断,硬件会保存当前中断服务函数的上下文,然后跳转到更高优先级中断对应的中断服务函数去执行,在一个实时系统中,定时器中断可能具有较低的优先级,而外部紧急中断(如故障检测中断)具有较高优先级,当定时器中断的中断服务函数正在执行时,如果故障检测中断发生,那么定时器中断服务函数将被暂停,先执行故障检测中断服务函数。

- 这种嵌套中断的机制可以确保系统对紧急事件能够及时响应,提高系统的实时性和可靠性,嵌套中断也带来了一些复杂性,如中断嵌套深度的管理、共享资源的保护等问题,如果嵌套深度过深,可能会导致栈溢出等问题,因此在设计中断系统时需要谨慎考虑。

2、特殊情况 - 非嵌套中断

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- 有些系统可能不支持嵌套中断或者特定的中断被设置为不允许嵌套,在这种情况下,一旦一个中断服务函数开始执行,它将不会被其他中断打断(除非是不可屏蔽中断,但不可屏蔽中断通常是用于处理非常特殊的系统级紧急情况,如硬件复位等),这种方式简化了中断处理的复杂性,对于一些对实时性要求不是特别高且资源有限的系统可能比较适用,在一些简单的嵌入式设备中,只处理单一类型的中断或者中断之间不存在优先级差异的情况下,采用非嵌套中断可以减少系统设计的复杂度。

三、中断服务函数的设计考虑

1、共享资源访问

- 当多个中断服务函数可能访问相同的共享资源(如全局变量、硬件寄存器等)时,需要采取特殊的措施来确保数据的一致性,如果中断服务函数被打断,可能会导致共享资源在访问过程中出现竞争条件,如果一个中断服务函数正在修改一个全局变量,而此时被另一个中断服务函数打断,并且后者也对该全局变量进行操作,就可能导致变量的值出现不可预测的结果,为了避免这种情况,可以采用互斥锁、信号量等机制来保护共享资源。

2、执行时间限制

- 无论是中断服务函数是否会被打断,中断服务函数的执行时间都应该尽量短,因为中断服务函数会暂停正常的程序执行,如果执行时间过长,可能会影响到系统的整体性能,特别是在实时系统中可能会导致其他任务错过截止时间,对于可能被打断的中断服务函数,过长的执行时间还可能导致嵌套中断的深度增加,增加系统出错的风险,在设计中断服务函数时,应该尽量将复杂的操作分解到主程序或者其他任务中,中断服务函数只进行必要的、简单的操作,如设置标志位、读取硬件寄存器的值等。

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3、中断优先级设置

- 合理的中断优先级设置对于系统的正常运行至关重要,在支持嵌套中断的系统中,通过设置不同中断源的优先级,可以确保重要的中断能够及时得到处理,同时避免不必要的中断嵌套,在确定中断优先级时,需要综合考虑中断源的紧急程度、对系统性能的影响等因素,对于一个包含定时器中断、串口中断和外部中断的系统,如果外部中断用于检测系统的紧急故障,那么它的优先级应该设置得较高;而定时器中断如果只是用于定时任务的调度,优先级可以相对较低。

中断服务函数是否会被打断取决于系统的中断机制(是否支持嵌套中断)以及中断的优先级设置等因素,在设计中断服务函数时,需要充分考虑这些因素以及共享资源访问、执行时间限制等问题,以确保系统的稳定、可靠和高效运行。

标签: #中断服务函数 #中断

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