Zephyr中斷服務(wù)類型及實(shí)際應(yīng)用

Zephyr中斷系統(tǒng)一覽

首先我們來看下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

擁有自己的棧空間

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)中斷一般都通過一個(gè)叫做軟中斷的服務(wù)程序進(jìn)行管理

通過查找軟中斷向量表，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峒埃凶鲕浖袛嘞蛄勘?，那么他們都各自?fù)責(zé)什么呢？我們來一一介紹。

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)中斷到來時(shí)，直接被執(zhí)行

下圖是完整的中斷服務(wù)注冊(cè)邏輯：

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：

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

Zephyr的零延時(shí)中斷

最后聊聊零延時(shí)中斷，上文說過，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，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，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CONFIG_ZERO_LATENCY_IRQS使能。這樣一來，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

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