S3C4480X平台上μC／OS-Ⅱ的中断系统设计 02 程序

samwalton

将中断服务程序切换到SYS模式下运行。这种处理方式能够保证产生中断嵌套时，被中断的模式是SYS模式而不是IRQ／FIQ模式自身，IRQ／FIQ模式中的LR保存着回到SYS模式的返回地址，SYS模式中的LR未被破坏，保存着函数返回地址。在移植中使用UND模式替代SYS模式作为中断服务的运行模式，这样可以实现中断嵌套的功能。
3．3 中断嵌套方式

嵌套应该采用半嵌套方式，并不需要完全嵌套方式。“半嵌套”是指不同设备中断之间可以嵌套，但是同一设备中断不能嵌套。这样设计既照顾了系统实时性的要求，又能让系统具有更明确和稳定的行为；否则，如果开发完全嵌套，中断服务的堆栈空间就存在不确定性，甚至中断响应时间上限也存在不确定性，这些显然不能满足嵌入式实时系统的需求。

通过设置CPSR寄存器的中断屏蔽位F／I来屏蔽系统的中断，这样的保护称为“硬保护”；通过设置中断屏蔽寄存器中的相应位以屏蔽某一具体的中断，这样的保护称为“设备保护”。要实现半嵌套方式，需要在中断进入和退出时，在适当的时候进行两种保护方式的切换：

①在进入设备保护后还没有读取数据时退出硬保护。
②在即将退出ISR，使能设备中断位之前，再次恢复系统的硬保护。

具体的实现过程如图4所示。

3．4 IRQ中断设计

IRQ中断处理过程中涉及中断环境保护、处理器运行模式切换和中断环境恢复等过程。中断处理过程如下：

中断入口条件：IRQ中断屏蔽，LR是被中断模式的PC值，SPSR是被中断模式的当前处理器状态值，SP是IRQ模式的当前堆栈指针值。

①在IRQ模式下保存环境。
②判断是否为第一层中断，如果不是程序跳转到④。
③设置中断嵌套层数变量OSIntNesting值为1，切换到SVC模式以便将IRQ模式堆栈中保存的中断环境保存到任务堆栈中，当前任务SP指针保存到任务控制块中；然后切换到UND模式准备执行中断服务程序ISR，程序跳转到⑤。
④中断嵌套层数变量OSIntNesting加1，切换到UND模式，将保存在IRQ模式下的任务环境拷贝到ISR的堆栈中，即UND模式堆栈中。
⑤调用IRQ中断处理函数，执行中断服务程序。
⑥中断结束处理。屏蔽中断，递减中断嵌套计数，判断是否为最后一层。如果不是，继续执行中断服务；否则，执行任务调度，使优先级最高的任务运行。
⑦恢复上一层中断服务程序ISR的环境，执行上一层的中断服务程序。
具体的中断服务程序执行流程如图5所示。

3．5 FIQ中断设计

μC／OS-II移植到S3C4480X之后，μC／OS-II没有对FIQ中断进行管理，这样可以为系统保留一个快速响应的中断源。如果在系统的设计过程中多个中断源都配置为FIQ中断，就要在中断入口处进行中断的分发，然后进入相应的中断服务程序中。这样会增加中断的响应时间，因此在系统设计中应该为FIQ中断设置单独的中断源。由于μC／OS-II没有对FIQ进行管理，所以FIQ中断程序需由用户单独设计。FIQ中断服务程序的执行流程如图6所示，发生FIQ中断后系统进入FIQ模式进行简单的环境保护，然后执行中断服务程序，最后恢复中断环境返回。所有这些工作都是在FIQ模式下完成的。

4 系统测试

系统测试环境为北京恒丰锐科公司开发的hf44b0A三星arm7开发板和μC／OS-II v2．61版本。系统测试包括3个部分：定时器中断测试、IRQ中断测试和FIQ中断测试。