uC/OS-II學習筆記—中斷管理

ID:51773 · 發表于 2013-7-26 13:43

本帖最后由 xueren 于 2013-7-26 13:43 編輯

uC/OS-II是實時多任務操作系統，系統的實時性主要體現在對中斷的響應上，要求能夠盡可能快地響應中斷，進入中斷程序處理中斷請求。uC/OS-II還要求中斷服務程序運行的時間不能過長，長時間的運行中斷服務程序會使系統中其他的任務得不到運行，或使系統不能處理新的中斷。因此在中斷服務程序的設計上，必須做到短小精悍，而把復雜的處理過程通過消息等機制交給用戶任務來做。
uC/OS-II并沒有單獨的C語言文件來做中斷的處理。因為不同的硬件系統，中斷服務程序的編寫是完全不同的，操作系統中提供的中斷管理函數還是在內核OS_core.c中。但是，對中斷服務程序的編寫必須根據uC/OS-II的思路來實現。
事實上，任務的調度也大多依靠中斷。我們知道，如果創建任務或調用OSTaskDelete(OSPrioSelf)刪除自己，或調用OSTaskSuspend(OSPrioSelf)阻塞自己，這時候這些函數會執行一次任務切換。但更多的任務切換是時鐘中斷。時鐘中斷在每個時鐘滴答都發生，該中斷服務程序在發現了有更高優先級的就緒任務就會進行任務調度。當操作系統有其他的中斷時，如定時器中斷，外部中斷，串口中斷等等，只要中斷是打開的，而且正在運行的任務并沒有關中斷，就會相應中斷，這時任務就被切換了。因此，遵循uC/OS-II的中斷管理思路，設計好的中斷服務程序是使用好uC/OS=II的關鍵之一。
如果正在運行的任務沒有關閉中斷，在中斷到來時，操作系統將會響應中斷，進入中斷服務程序。這時任務的運行環境還沒有保存，因此需要將任務的運行環境保存。這時任務由于中斷的到來而進入掛起狀態，如下圖所示：

進入中斷服務程序，首先將當前正在運行的任務的CPU環境保存。接著將中斷使用的一個重要全局變量 OSIntNesting加1，表示中斷嵌套深了一層。實現此功能的就是OSIntEnter函數，該函數實現且只實現這一功能，程序如下所示：

由OSIntEnter代碼可知，中斷的嵌套存數要求小于255。在操作系統初始化過程中，OSIntNesting被初始化為0。如果原來沒有中斷服務程序在運行，顯然OSIntNesting的值仍然是0，在這里由于進入中斷服務程序，所以應該加1。否則，將暫停正在運行的其他中斷服務程序，而運行本中斷服務程序，即發生中斷嵌套。如果中斷服務程序不希望把被打斷，很簡單地執行關中斷即可。所以，操作系統是允許中斷嵌套的，使不使用是另外一回事。
中斷服務程序應該處理硬件的緊急操作，對于處理數據等操作，可以交給任務來完成。中斷服務程序和任務之間可以共享數據結構，中斷服務程序可以向任務發消息等�？傊袛喾⻊粘绦虻倪\行事件不宜太長。
中斷服務完成后，應調用與OSIntEnter相匹配的OSIntExit來進行最后的處理。OSIntExit函數是用來通知uC/OS-II已經結束了中斷的操作。
OSIntEnter和OSIntExit是成對出現在os_core.c中的系統函數，用戶的中斷服務程序中應調用它們，按中斷管理的思路來進行，才不會產生系統錯誤。
我們知道，uC/OS-II在每個時間片都要進行任務的調度。調度的結果或者是返回原來的任務繼續執行，或者是因為找到了就緒的更高優先級的任務，而讓該任務運行。這個時間片可以是10ms或者其他值。如果時間太長，高優先級的就緒任務可能等待時間過長，如果時間短，花費在操作系統調度上的時間就顯得過長，系統的吞吐量就變小。
時鐘中斷服務是依賴于中斷的，如果是單片機系統，那么就設置為定時器中斷。用定時器中斷的服務程序來完成該功能是恰當的。

ID:52318 · 發表于 2013-7-26 23:12

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uC/OS-II學習筆記—中斷管理