Zephyr中断服务类型及实际应用

Zephyr中断系统一览

首先我们来看下Zephyr中的中断系统有什么特别之处：

1. 内核为所有未使用的中断提供了默认的中断服务程序，如果一个未定义中断被触发会产生一个系统错误

2. 支持中断的嵌套

3. 中断服务程序执行在内核中断上下文

拥有自己的栈空间

要注意，栈的容量要足够大，以支持中断的嵌套

4. 软中断服务程序

常规中断一般都通过一个叫做软中断的服务程序进行管理

通过查找软中断向量表，能够获取实际要执行的中断服务程序（下文统称ISR）入口以及参数

从ISR返回时，决定是否进行线程的切换

5. 多数内核API只能在线程中使用，不能在ISR中使用，那些可以在ISR中使用的内核API往往都有一个isr_ok的属性。

Zephyr的ISR

再来看下，Zephyr中的ISR类型，Zephyr中的中断服务类型大致分为3类：

1. 常规ISR：

由软中断服务程序所调用，不能直接运行

简单，使用方便

2. 直接ISR：

不使用软中断服务程序，直接注册进硬件中断向量表中

低延时，但是有很多限制，比如不能传入参数

3. 零延时ISR：顾名思义就是延时最低的

拥有最高的中断优先级，不受中断锁影响

既可以是常规ISR也可以是直接ISR

Zephyr的中断向量表

说完中断类型，介绍一下Zephyr中的中断向量表的概念，除了硬件中断向量表，Zephyr中还有一个较为新的概念，我们在上文中也有所提及，叫做软件中断向量表，那么他们都各自负责什么呢？我们来一一介绍。

1. 硬件中断向量表：前16个位置固定给了内核服务，其他位置，如果没有被注册的话，填入的是通用的中断服务程序_isr_wrapper()

2. 软件中断向量表：内部存储的是所注册的中断服务程序，以及想要传入的参数，所有所有未添加中断服务程序的地方，都会被写入z_irq_spurious()

3. 通用中断服务程序_isr_wrapper()作用：

中断函数第一入口，他是软件中断向量表的使用者

负责取出真正的中断服务程序入口以及参数

4. 直接中断：直接被装配到硬件中断向量表，当中断到来时，直接被执行

下图是完整的中断服务注册逻辑：

如何定义一个中断

了解了中断实现以及执行逻辑，我们来看看如何实际定义一个中断，首先是常规中断，只需要两个步骤：

1. 使用宏IRQ_CONNECT进行中断定义，需要注意的是，所有参数的数值必须是编译期确定的，其原型是IRQ_CONNECT(irq_p, priority_p, isr_p, isr_param_p, flags_p)，各参数说明如下：

irq_p: 中断号

priority_p: 中断优先级

isr_p: 中断服务函数

fags_p: 中断标志

2. 使用irq_enable()使能中断

当然，上述方式是在编译期进行中断的注册，Zephyr也同时支持运行期间通过调用函数irq_connect_dynamic()注册，但是需要配置CONFIG_DYNAMIC_INTERRUPTS

下面是一段参考事例：

接下来是直接中断，实现方式略有不同，需要用户调用IRQ_DIRECT_CONNECT:

Zephyr的零延时中断

最后聊聊零延时中断，上文说过，零延时中断的类型可以是直接中断也可以是常规中断，换句话说，他的实现方式与上述两种大致相同，唯一不同的是，中断标志位需要传入IRQ_ZERO_LATENCY以指示这是一个零延时中断。

那么为什么要设计零延时中断呢？

最主要的原因是，在程序设计时，我们往往会在程序中加入irq lock，保证代码运行不会被中断打断，但是这样一来，就可能提高系统的延时，对于一些时间敏感的应用案例，高延时往往是不可接受的。

那么此时，零延时中断的作用就体现了，他自身运行在一个不会被lock的优先级，当然需要通过CONFIG_ZERO_LATENCY_IRQS使能。这样一来，一旦中断被触发，其对应的中断处理函数能够马上被执行，大大降低中断延时。

结语

本期文章，主要给大家分享了Zephyr中的中断系统的一些基础概念，最特殊的地方在于，Zephyr引入了一个软件中断向量表的概念，使得我们的中断服务程序可以接收参数，但是弊端就在于会引入一点中断延时，这样在实际使用中，我们就要权衡利弊，各取所好了。

审核编辑：郭婷