RT-Thread 內(nèi)核部分最后一個點 中斷管理，順帶著對前面所學(xué)知識做個小結(jié)。

目錄

前言
一、RT-Thread 中斷管理
1.1 Cortex-M架構(gòu)
1.1.1 內(nèi)核的中斷管理
1.1.2 嵌套向量中斷控制器
1.1.3 中斷向量表
1.1.4 中斷測試
1.2 RISC-V 架構(gòu)
（待更新……）
1.3 中斷管理API
二、RT-Thread 記錄階段小結(jié)
結(jié)語

前言

在前面的內(nèi)核基礎(chǔ)學(xué)習(xí)記錄中，我們所有的示例都沒有使用中斷，實際項目中斷使用不可或缺，本文我們就來看看在 RT-Thread 中是如何響應(yīng)中斷，如何處理中斷的。

（說明一下，此時我們還沒有學(xué)習(xí) RT-Thread 的設(shè)備模型。）

本 RT-Thread 專欄記錄的開發(fā)環(huán)境：
RT-Thread記錄（一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio開發(fā)環(huán)境 及 配合CubeMX開發(fā)快速上手）
RT-Thread記錄（二、RT-Thread內(nèi)核啟動流程 — 啟動文件和源碼分析
RT-Thread 內(nèi)核篇系列博文鏈接：
RT-Thread記錄（三、RT-Thread 線程操作函數(shù)及線程管理與FreeRTOS的比較）
RT-Thread記錄（四、RT-Thread 時鐘節(jié)拍和軟件定時器）
RT-Thread記錄（五、RT-Thread 臨界區(qū)保護）
RT-Thread記錄（六、IPC機制之信號量、互斥量和事件集）
RT-Thread記錄（七、IPC機制之郵箱、消息隊列）
RT-Thread記錄（八、理解 RT-Thread 內(nèi)存管理）

一、RT-Thread 中斷管理

本節(jié)主要目的在于說明在使用 RT-Thread 操作系統(tǒng)的時候如何處理中斷，中斷來了我們怎么寫程序。

中斷大家都不陌生，當(dāng) CPU 正在處理內(nèi)部數(shù)據(jù)時，外界發(fā)生了緊急情況，要求 CPU 暫停當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)去處理這個 異步事件。處理完畢后，再回到原來被中斷的地址，繼續(xù)原來的工作，這樣的過程稱為中斷。

中斷是一種異常！

RT-Thread 中斷管理中，將中斷處理程序分為中斷前導(dǎo)程序、用戶中斷服務(wù)程序、中斷后續(xù)程序三部分：

RT-Thread 雖然提供了統(tǒng)一的中斷管理接口，但實際上在不同的架構(gòu)上，會有一些區(qū)別。

1.1 Cortex-M架構(gòu)

在官網(wǎng)是用的Cortex-M 架構(gòu)的內(nèi)核作為說明，而本專欄記錄也是使用的 Cortex-M 架構(gòu)的 STM32，要了解 RT-Thread 在 Cortex-M 內(nèi)核上的中斷管理，就得首先知道 Cortex-M 內(nèi)核的中斷管理。

1.1.1 內(nèi)核的中斷管理

Cortex-M 內(nèi)核的中斷管理在《Cortex-M3與Cortex-M4權(quán)威指南》這個文檔里有詳細的說明。
在我的博文中，我已經(jīng)多次提及這個文檔了，實際上我們學(xué)習(xí)芯片所有的資料官方都有，官方的資料不僅全還權(quán)威，只不過大部分人都忽略了官方手冊。

所以不管是學(xué)習(xí)什么芯片，官方手冊才是我建議的第一參考資料??！

說明一下類似于這種官方文檔，官網(wǎng)可以下載，還有一般正規(guī)點的開發(fā)板比如原子，野火，百問科技都會有配套資料里面都能找到。

在我講 RTOS任務(wù)調(diào)度原理解析 的文章中也有對于 Cortex-M架構(gòu) 內(nèi)核中斷管理的說明：

只要是基于 Comtex-M 內(nèi)核，那么都得以內(nèi)核的中斷管理為標(biāo)準(zhǔn)，RT-Thread也不例外，所有 RT-Thread 中斷管理的相關(guān)內(nèi)容在上面推薦博文都能找到，可以結(jié)合官方說明查看。

1.1.2 嵌套向量中斷控制器

在Cortex-M 內(nèi)核中，有一個專門的中斷控制器 NVIC（嵌套向量中斷控制器），支持中斷嵌套功能。

當(dāng)一個中斷觸發(fā)并且系統(tǒng)進行響應(yīng)時，處理器硬件會將當(dāng)前運行位置的上下文寄存器自動壓入中斷棧中，這部分的寄存器包括 PSR、PC、LR、R12、R3-R0 寄存器（在上面推薦博文有過說明）。

NVIC 這個我們就很熟悉了，在 RT-Thread 操作系統(tǒng)上也是使用的內(nèi)核的 NVIC 作為中斷管理，在系統(tǒng)啟動的時候肯定會有 NVIC 的初始化，我們看一下 NVIC在哪里初始化的，如下圖：

NVIC 設(shè)置的問題我們這里就不過多的說明了，這個就算不明白網(wǎng)上資料也很多。

1.1.3 中斷向量表

在 Cortex-M 內(nèi)核上，所有中斷都采用中斷向量表的方式進行處理，即當(dāng)一個中斷觸發(fā)時，處理器將直接判定是哪個中斷源，然后直接跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的固定位置進行處理，每個中斷服務(wù)程序必須排列在一起放在統(tǒng)一的地址上（這個地址必須要設(shè)置到 NVIC 的中斷向量偏移寄存器中）。

還是在系統(tǒng)啟動的時候，我們講到過啟動文件里面有中斷向量表，對應(yīng)著芯片上所有的異常：

如果使用過 STM32CubeMX 開發(fā)的朋友應(yīng)該知道，生成的工程中會有stm32xxxx_it.c和stm32xxxx_it.h 這兩個文件，在這個文件中就是我們 用戶 中斷處理的函數(shù)，和中斷向量表是一一對應(yīng)的，如下圖所示：

如果使能了中斷不實現(xiàn)中斷響應(yīng)函數(shù)，發(fā)生中斷后都會進入 Default_Handler這個死循環(huán)。

在使用 RT-Thread 的時候也需要遵循這個中斷向量表，雖然我們之前的講解中，我們自己并沒有使用中斷作為示例，但是有些中斷還是需要用到，而且系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了。

比如我們講到過的滴答定時器的的中斷響應(yīng)函數(shù)：

再比如我們打印日志的串口1：

不僅如此，我們可以通過跳轉(zhuǎn)的方式查看 RT-Thread 都做了哪些中斷函數(shù)的處理，比如 GPIO外部中斷：

總的來說，RT-Thread 在 Cortex-M 內(nèi)核上的管理還是遵從內(nèi)核本身的 NVIC，所有中斷都采用中斷向量表的方式進行處理，用戶如果想要響應(yīng)中斷，直接實現(xiàn)中斷向量表中定義的函數(shù)即可。

1.1.4 中斷測試

通過上面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了如何在 RT-Thread 中使用中斷處理，其實說白了和裸機一樣，自己實現(xiàn)中斷向量表中的中斷響應(yīng)函數(shù)。

基本上學(xué)習(xí) STM32CubeMX 生成的stm32xxxx_it.c中的方式一樣就可以，我們簡單的來測試一下：

使能一個定時器，開啟定時器中斷，每次中斷發(fā)生打印系統(tǒng)當(dāng)前 tick 的值

OK！一切正常！

我們?nèi)绻褂?RT-Thread Nano 版本，那么這就是我們常用的 中斷處理方式，后面我們會學(xué)習(xí)到RT-Thread 的設(shè)備模型，我們或許不需要自己去實現(xiàn)這些中斷響應(yīng)函數(shù)，但是并不代表我們不是按照內(nèi)核的中斷管理方式來進行，而是系統(tǒng)已經(jīng)在底層為我們實現(xiàn)了這些函數(shù)。

1.2 RISC-V 架構(gòu)

（待更新……）

（ 對于 RISC-V 架構(gòu)博主還在學(xué)習(xí)過程中，需要等等！= =?。?/p>

1.3 中斷管理API

雖然我們在 Cortex-M 內(nèi)核上有些接口并沒有實現(xiàn)，而且我們已經(jīng)知道了 程序中斷的處理方式了，但是這里也記錄一下中斷管理對應(yīng)的API函數(shù)，方便以后使用其他架構(gòu)也需要用到。

RT-Thread 把中斷和異常封裝的抽象接口如下：

其中 中斷鎖API 我們在將臨界區(qū)的時候，已經(jīng)講到過；

中斷通知，我們以前也有接觸到，只是沒有加以說明，在進入中斷的時候，RT-Thread就會調(diào)用，比如滴答定時器中斷響應(yīng)函數(shù)，和我們用來看 LOG 的串口1：

這里記錄API，還是老規(guī)矩：

/*
中斷服務(wù)程序掛接  Cortex-M上沒有
參數(shù) 	描述
vector 	vector 是掛載的中斷號
handler 	新掛載的中斷服務(wù)程序
param 	param 會作為參數(shù)傳遞給中斷服務(wù)程序
name 	中斷的名稱
返回 	
return 	掛載這個中斷服務(wù)程序之前掛載的中斷服務(wù)程序的句柄
*/
rt_isr_handler_t rt_hw_interrupt_install(int vector,
                                        rt_isr_handler_t  handler,
                                        void *param,
                                        char *name);
/*
屏蔽中斷源  Cortex-M上沒有
參數(shù) 	描述
vector 	要屏蔽的中斷號
*/
void rt_hw_interrupt_mask(int vector);
/*
打開被屏蔽的中斷源  Cortex-M上沒有
參數(shù) 	描述
vector 	要打開屏蔽的中斷號
*/
void rt_hw_interrupt_umask(int vector);

/*
中斷鎖
全局中斷關(guān)  
返回值 	描述
中斷狀態(tài) 	rt_hw_interrupt_disable 函數(shù)運行前的中斷狀態(tài)
*/
rt_base_t rt_hw_interrupt_disable(void);
/*
中斷鎖
全局中斷開  與上面函數(shù)配合使用 
參數(shù) 	描述
level 	前一次 rt_hw_interrupt_disable 返回的中斷狀態(tài)
*/
void rt_hw_interrupt_enable(rt_base_t level);

/*
中斷通知
進入
退出
詳細使用見上文例子
*/
void rt_interrupt_enter(void);
void rt_interrupt_leave(void);
/*
獲取中斷深度
返回 	描述
0 		當(dāng)前系統(tǒng)不處于中斷上下文環(huán)境中
1 		當(dāng)前系統(tǒng)處于中斷上下文環(huán)境中
大于 1 	當(dāng)前中斷嵌套層次
*/
rt_uint8_t rt_interrupt_get_nest(void);

二、RT-Thread 記錄階段小結(jié)

到目前為止，RT-Thread 專欄已經(jīng)有了 9篇文章（算上本文），我們來看一下目錄：

回頭來看一下我在第一篇文章中對 RT-Thread Nano 版本的介紹：

我們內(nèi)核的線程管理，時間管理，中斷管理，內(nèi)存管理，和線程同步與通信的IPC機制都已經(jīng)記錄完了，這不就是我們已經(jīng)完成了對 RT-Thread Nano 的學(xué)習(xí)記錄。

確實到這篇文章為止，我們確實是掌握了 RT-Thread Nano 所有的知識，我們已經(jīng)可以使用 RT-Thread Nano 實現(xiàn)一些項目了。

雖然我們的專欄記錄還不止于此，但是我還是注重我們學(xué)習(xí)是為了快速的應(yīng)用，所以我們標(biāo)準(zhǔn)版后期的組件，設(shè)備等一些知識先等一小會，先更新一篇實戰(zhàn)篇，使用 RT-Thread Nano 完成一個實際的小項目。

結(jié)語

本文的很多知識在以前相關(guān)博文都有過說明記錄，所以本文簡單過了一遍 RT-Thread 中斷的處理，通過本文學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)學(xué)會在 Cortex-M架 上使用 RT-Thread 時候的中斷處理。

然后同時也說明了一下，我們前面的記錄等于把 RT-Thread Nano 所有的知識全部學(xué)過了一遍，我們已經(jīng)可以使用 RT-Thread Nano 做一些實際的應(yīng)用。

所以下面一篇博文博主會更新一篇實例，在 STM32L051 上使用 RT-Thread Nano 做一個實際的應(yīng)用。

(想想還有點小激動，終于要實戰(zhàn)用起來！~ ~)

好了，本文就到這里，謝謝大家！

審核編輯：湯梓紅