![]()
中断管理概述
在 AUTOSAR OS 中，中断是一种机制，用于使硬件能够异步地通知软件有事件发生，比如外部设备完成数据传输、定时器溢出等。中断管理负责处理这些来自硬件的中断请求，确保系统能够及时响应并正确处理相关事件。
中断管理的主要功能
AUTOSAR OS 维护着一个中断向量表，它存储了每个中断源对应的中断服务程序（ISR）的入口地址。当中断发生时，硬件会根据中断源的编号从中断向量表中获取相应的 ISR 入口地址，从而跳转到对应的 ISR 进行处理。系统在初始化阶段会对中断向量表进行配置，将各个 ISR 的入口地址正确地写入到中断向量表中。为了确保重要的中断能够得到及时处理，AUTOSAR OS 为每个中断分配了一个优先级。当多个中断同时发生时，系统会优先处理优先级高的中断。可以通过配置文件或相关的 API 来设置每个中断的优先级，以满足不同应用场景的需求。例如，与安全相关的中断（如制动系统的中断）通常会被分配较高的优先级，而一些非关键的传感器数据更新中断则可以分配较低的优先级。AUTOSAR OS 允许对中断进行屏蔽和使能操作。通过设置相应的寄存器或调用相关的 API，可以禁止（屏蔽）某些中断的响应，或者重新允许（使能）它们。这在一些关键操作或临界区处理时非常有用，例如在进行数据共享资源的访问时，可以暂时屏蔽相关的中断，以防止数据被破坏，操作完成后再使能中断。
中断的实现过程
当硬件设备产生一个中断事件时，它会向 CPU 发送一个中断请求信号。这个信号会被 CPU 的中断控制器接收。例如，当一个定时器达到设定的时间值时，定时器硬件会产生一个中断请求，通知 CPU 定时器溢出事件发生。CPU 在接收到中断请求后，会根据中断源的优先级和当前系统的状态来决定是否立即响应中断。如果当前没有更高优先级的中断在处理，且中断没有被屏蔽，CPU 会暂停当前正在执行的任务，保存当前的上下文环境（如寄存器的值、程序计数器的值等）。然后，CPU 根据中断向量表跳转到对应的 ISR 入口地址，开始执行中断服务程序。在 ISR 中，会执行与该中断相关的处理任务。这可能包括读取硬件设备的状态信息、处理数据、更新系统变量等操作。例如，在一个串口接收中断的 ISR 中，会从串口寄存器中读取接收到的数据，并将其存储到缓冲区中供应用程序使用。当中断处理完成后，ISR 会恢复之前保存的上下文环境，使 CPU 能够继续执行被中断的任务。最后，通过执行中断返回指令，CPU 返回到中断发生前的程序执行位置，继续正常的程序运行。
与 AUTOSAR OS 其他模块的协作
中断处理可能会影响任务的调度。例如，当中断处理完成后，如果有更高优先级的任务因为中断而被唤醒，那么 AUTOSAR OS 的任务调度器会根据优先级重新进行任务调度，可能会切换到新的任务执行。在中断处理过程中，如果需要访问共享资源，AUTOSAR OS 的资源管理模块会负责对资源进行保护和调度。例如，通过使用信号量或互斥锁等机制，确保在中断处理和其他任务访问共享资源时不会出现数据冲突或不一致的情况。
1. 外设确认到处理器的中断请求
外设或硬件在完成特定操作、出现特定事件或达到特定条件时，会向处理器发送中断请求信号。例如，串口接收设备在接收到一帧完整的数据后，会产生一个中断请求，告知处理器有新数据需要处理；又如外部传感器检测到某个物理量超出阈值，也会通过相应的外部输入引脚向处理器发送中断信号。这个过程涉及到硬件电路的设计和信号传输机制，外设通过特定的中断信号线与处理器的中断引脚相连，当事件发生时，外设会将中断信号置为有效电平，从而将中断请求传递给处理器。2. 处理器暂停当前执行的任务
处理器在每个指令周期都会检查是否有中断请求到来。当检测到有效的中断请求时，它会根据当前的状态和中断优先级等因素来决定是否立即响应中断。如果当前没有正在处理更高优先级的中断，并且中断没有被屏蔽，处理器会暂停当前正在执行的任务。在暂停任务之前，处理器需要保存当前任务的上下文信息，包括程序计数器（PC）的值，它记录了当前程序执行到的位置；还有各种通用寄存器的值，这些寄存器中可能存储着正在处理的数据、中间结果等重要信息。这些上下文信息的保存是为了后续能够正确地恢复任务执行。3. 处理器执行外设的中断服务程序（ISR），如有必要可以选择软件清除中断请求
处理器根据中断向量表找到对应中断源的中断服务程序（ISR）入口地址，并跳转到该地址开始执行 ISR。ISR 是专门为处理特定中断事件而编写的程序代码，其主要功能是完成与该中断相关的操作，如从外设读取数据、向外设发送控制命令、更新系统状态等。在 ISR 中，可能需要根据具体情况来清除中断请求。有些外设的中断请求信号会一直保持有效，直到软件通过特定的操作（如向相应的寄存器写入特定值）来清除它，以防止中断被重复触发。例如，在处理完串口接收中断后，需要通过向串口控制寄存器写入相应指令来清除接收完成标志位，从而清除中断请求，以便能够接收下一次的数据。4. 处理器继续执行之前暂停的任务
当中断服务程序执行完毕后，处理器需要恢复之前保存的任务上下文信息。它会从之前保存的位置读取程序计数器的值，将其重新加载到处理器的程序计数器寄存器中，这样处理器就知道应该从哪里继续执行被中断的任务。同时，还会将保存的通用寄存器的值恢复到相应的寄存器中，使处理器能够继续使用之前任务执行过程中所使用的数据和中间结果。然后，处理器按照恢复后的程序计数器和寄存器状态继续执行之前暂停的任务，整个系统继续按照正常的流程运行，就好像中断事件没有发生过一样，只是完成了对外设请求的及时处理。![]()
![]()
