工控机箱厂家分享:技术文章: 操作系统中的中断详解

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  • 一、中断概念

    操作系统中,中断是很重要的组成部分。出现某些意外情况需主机干预时,机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序,处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

    有了中断系统才可以不用一直轮询(polling)是否有事件发生,系统效率才得以提高。

    一般在系统中,中断控制分为三个部分:「模块、中断控制器和处理器」。

    其中模块通常由寄存器控制是否使能中断和中断触发条件等;中断控制器可以管理中断的优先级等,而处理器则由寄存器设置用来响应中断。

    二、GIC

    作为 ARM 系统中通用中断控制器的是 GIC(Generic Interrupt Controller),目前有四个版本,V1~V4(V2最多支持8个ARM core,V3/V4支持更多的ARM core,主要用于ARM64系统结构)。

    【注意】对于一些老的ARM处理器,比如ARM11,Cortex-A8,中断控制器一般是VIC(向量中断控制器)。

    1. GIC-400

    下面以GIC-400为例,它更适合嵌入式系统,符合v2版本的GIC architecture specification。GIC-400通过AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)片上总线连接到一个或者多个ARM处理器上。

    GIC中断控制器全局图

    从上图可以看出, GIC 是联系外设中断和 CPU 的桥梁,也是各 CPU 之间中断互联的通道(也带有管理功能),它负责检测、管理、分发中断,可以做到:

    使能或禁止中断;把中断分组到Group0还是Group1(Group0作为安全模式使用连接FIQ  ,Group1 作为非安全模式使用,连接IRQ );多核系统中将中断分配到不同处理器上;设置电平触发还是边沿触发方式(不等于外设的触发方式);虚拟化扩展。

    ARM CPU 对外的连接只有2 个中断:「IRQ和FIQ」 ,相对应的处理模式分别是一般中断(IRQ )处理模式和快速中断(FIQ )处理模式。所以GIC 最后要把中断汇集成2 条线,与CPU 对接。

    GIC中断控制器结构

    分发器:负责各个子中断使能,设置触发方式,优先级排序,分发到哪个 CPU 上;接口:负责总的中断的使能,状态的维护。

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