Zephyr中斷系統一覽

首先我們來看下Zephyr中的中斷系統有什么特別之處：

1. 內核為所有未使用的中斷提供了默認的中斷服務程序，如果一個未定義中斷被觸發會產生一個系統錯誤

2. 支持中斷的嵌套

3. 中斷服務程序執行在內核中斷上下文

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. 軟中斷服務程序

常規中斷一般都通過一個叫做軟中斷的服務程序進行管理

通過查找軟中斷向量表，能夠獲取實際要執行的中斷服務程序（下文統稱ISR）入口以及參數

從ISR返回時，決定是否進行線程的切換

5. 多數內核API只能在線程中使用，不能在ISR中使用，那些可以在ISR中使用的內核API往往都有一個isr_ok的屬性。

Zephyr的ISR

再來看下，Zephyr中的ISR類型，Zephyr中的中斷服務類型大致分為3類：

1. 常規ISR：

由軟中斷服務程序所調用，不能直接運行

簡單，使用方便

2. 直接ISR：

不使用軟中斷服務程序，直接注冊進硬件中斷向量表中

低延時，但是有很多限制，比如不能傳入參數

3. 零延時ISR：顧名思義就是延時最低的

擁有最高的中斷優先級，不受中斷鎖影響

既可以是常規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中還有一個較為新的概念，我們在上文中也有所提及，叫做軟件中斷向量表，那么他們都各自負責什么呢？我們來一一介紹。

1. 硬件中斷向量表：前16個位置固定給了內核服務，其他位置，如果沒有被注冊的話，填入的是通用的中斷服務程序_isr_wrapper()

2. 軟件中斷向量表：內部存儲的是所注冊的中斷服務程序，以及想要傳入的參數，所有所有未添加中斷服務程序的地方，都會被寫入z_irq_spurious()

3. 通用中斷服務程序_isr_wrapper()作用：

中斷函數第一入口，他是軟件中斷向量表的使用者

負責取出真正的中斷服務程序入口以及參數

4. 直接中斷：直接被裝配到硬件中斷向量表，當中斷到來時，直接被執行

下圖是完整的中斷服務注冊邏輯：

如何定義一個中斷

了解了中斷實現以及執行邏輯，我們來看看如何實際定義一個中斷，首先是常規中斷，只需要兩個步驟：

1. 使用宏IRQ_CONNECT進行中斷定義，需要注意的是，所有參數的數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)，各參數說明如下：

irq_p: 中斷號

priority_p: 中斷優先級

isr_p: 中斷服務函數

fags_p: 中斷標志

2. 使用irq_enable()使能中斷

當然，上述方式是在編譯期進行中斷的注冊，Zephyr也同時支持運行期間通過調用函數irq_connect_dynamic()注冊，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，實現方式略有不同，需要用戶調用IRQ_DIRECT_CONNECT:

Zephyr的零延時中斷

最后聊聊零延時中斷，上文說過，零延時中斷的類型可以是直接中斷也可以是常規中斷，換句話說，他的實現方式與上述兩種大致相同，唯一不同的是，中斷標志位需要傳入IRQ_ZERO_LATENCY以指示這是一個零延時中斷。

那么為什么要設計零延時中斷呢？

最主要的原因是，在程序設計時，我們往往會在程序中加入irq lock，保證代碼運行不會被中斷打斷，但是這樣一來，就可能提高系統的延時，對于一些時間敏感的應用案例，高延時往往是不可接受的。

那么此時，零延時中斷的作用就體現了，他自身運行在一個不會被lock的優先級，當然需要通過CONFIG_ZERO_LATENCY_IRQS使能。這樣一來，一旦中斷被觸發，其對應的中斷處理函數能夠馬上被執行，大大降低中斷延時。

結語

本期文章，主要給大家分享了Zephyr中的中斷系統的一些基礎概念，最特殊的地方在于，Zephyr引入了一個軟件中斷向量表的概念，使得我們的中斷服務程序可以接收參數，但是弊端就在于會引入一點中斷延時，這樣在實際使用中，我們就要權衡利弊，各取所好了。

審核編輯：郭婷