RT-Thread 內(nèi)核部分最后一個(gè)點(diǎn) 中斷管理，順帶著對(duì)前面所學(xué)知識(shí)做個(gè)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(cè)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(yǔ)

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(méi)有使用中斷，實(shí)際項(xiàng)目中斷使用不可或缺，本文我們就來(lái)看看在 RT-Thread 中是如何響應(yīng)中斷，如何處理中斷的。

（說(shuō)明一下，此時(shí)我們還沒(méi)有學(xué)習(xí) RT-Thread 的設(shè)備模型。）

本 RT-Thread 專(zhuān)欄記錄的開(kāi)發(fā)環(huán)境：
RT-Thread記錄（一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio開(kāi)發(fā)環(huán)境 及 配合CubeMX開(kāi)發(fā)快速上手）
RT-Thread記錄（二、RT-Thread內(nèi)核啟動(dòng)流程 — 啟動(dòng)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(xiàn)程操作函數(shù)及線(xiàn)程管理與FreeRTOS的比較）
RT-Thread記錄（四、RT-Thread 時(shí)鐘節(jié)拍和軟件定時(shí)器）
RT-Thread記錄（五、RT-Thread 臨界區(qū)保護(hù)）
RT-Thread記錄（六、IPC機(jī)制之信號(hào)量、互斥量和事件集）
RT-Thread記錄（七、IPC機(jī)制之郵箱、消息隊(duì)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(shuō)明在使用 RT-Thread 操作系統(tǒng)的時(shí)候如何處理中斷，中斷來(lái)了我們?cè)趺磳?xiě)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(shí)，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(gè) 異步事件。處理完畢后，再回到原來(lái)被中斷的地址，繼續(xù)原來(lái)的工作，這樣的過(guò)程稱(chēng)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(hù)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(shí)際上在不同的架構(gòu)上，會(huì)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(shuō)明，而本專(zhuān)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(gè)文檔里有詳細(xì)的說(shuō)明。
在我的博文中，我已經(jīng)多次提及這個(gè)文檔了，實(shí)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(guò)大部分人都忽略了官方手冊(cè)。

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

說(shuō)明一下類(lèi)似于這種官方文檔，官網(wǎng)可以下載，還有一般正規(guī)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)板比如原子，野火，百問(wèn)科技都會(huì)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(duì)于 Cortex-M架構(gòu) 內(nèi)核中斷管理的說(shuō)明：

只要是基于 Comtex-M 內(nèi)核，那么都得以?xún)?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(shuō)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(gè)專(zhuān)門(mén)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(gè)中斷觸發(fā)并且系統(tǒng)進(jìn)行響應(yīng)時(shí)，處理器硬件會(huì)將當(dāng)前運(yùn)行位置的上下文寄存器自動(dòng)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(guò)說(shuō)明）。

NVIC 這個(gè)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(dòng)的時(shí)候肯定會(huì)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(wèn)題我們這里就不過(guò)多的說(shuō)明了，這個(gè)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(jìn)行處理，即當(dāng)一個(gè)中斷觸發(fā)時(shí)，處理器將直接判定是哪個(gè)中斷源，然后直接跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的固定位置進(jìn)行處理，每個(gè)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(gè)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(dòng)的時(shí)候，我們講到過(guò)啟動(dòng)文件里面有中斷向量表，對(duì)應(yīng)著芯片上所有的異常：

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

如果使能了中斷不實(shí)現(xiàn)中斷響應(yīng)函數(shù)，發(fā)生中斷后都會(huì)進(jìn)入 Default_Handler這個(gè)死循環(huán)。

在使用 RT-Thread 的時(shí)候也需要遵循這個(gè)中斷向量表，雖然我們之前的講解中，我們自己并沒(méi)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(shí)現(xiàn)了。

比如我們講到過(guò)的滴答定時(shí)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(jìn)行處理，用戶(hù)如果想要響應(yīng)中斷，直接實(shí)現(xiàn)中斷向量表中定義的函數(shù)即可。

1.1.4 中斷測(cè)試

通過(guò)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(shí)說(shuō)白了和裸機(jī)一樣，自己實(shí)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(jiǎn)單的來(lái)測(cè)試一下：

使能一個(gè)定時(shí)器，開(kāi)啟定時(shí)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(huì)學(xué)習(xí)到RT-Thread 的設(shè)備模型，我們或許不需要自己去實(shí)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(lái)進(jìn)行，而是系統(tǒng)已經(jīng)在底層為我們實(shí)現(xiàn)了這些函數(shù)。

1.2 RISC-V 架構(gòu)

（待更新……）

（ 對(duì)于 RISC-V 架構(gòu)博主還在學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要等等！= =?。?/p>

1.3 中斷管理API

雖然我們?cè)?Cortex-M 內(nèi)核上有些接口并沒(méi)有實(shí)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(duì)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?cè)趯⑴R界區(qū)的時(shí)候，已經(jīng)講到過(guò)；

中斷通知，我們以前也有接觸到，只是沒(méi)有加以說(shuō)明，在進(jìn)入中斷的時(shí)候，RT-Thread就會(huì)調(diào)用，比如滴答定時(shí)器中斷響應(yīng)函數(shù)，和我們用來(lái)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(méi)有
參數(shù) 	描述
vector 	vector 是掛載的中斷號(hào)
handler 	新掛載的中斷服務(wù)程序
param 	param 會(huì)作為參數(shù)傳遞給中斷服務(wù)程序
name 	中斷的名稱(chēng)
返回 	
return 	掛載這個(gè)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(méi)有
參數(shù) 	描述
vector 	要屏蔽的中斷號(hào)
*/
void rt_hw_interrupt_mask(int vector);
/*
打開(kāi)被屏蔽的中斷源  Cortex-M上沒(méi)有
參數(shù) 	描述
vector 	要打開(kāi)屏蔽的中斷號(hào)
*/
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(yùn)行前的中斷狀態(tài)
*/
rt_base_t rt_hw_interrupt_disable(void);
/*
中斷鎖
全局中斷開(kāi)  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(jìn)入
退出
詳細(xì)使用見(jiàn)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(zhuān)欄已經(jīng)有了 9篇文章（算上本文），我們來(lái)看一下目錄：

回頭來(lái)看一下我在第一篇文章中對(duì) RT-Thread Nano 版本的介紹：

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

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

雖然我們的專(zhuān)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(shí)先等一小會(huì)，先更新一篇實(shí)戰(zhàn)篇，使用 RT-Thread Nano 完成一個(gè)實(shí)際的小項(xiàng)目。

結(jié)語(yǔ)

本文的很多知識(shí)在以前相關(guān)博文都有過(guò)說(shuō)明記錄，所以本文簡(jiǎn)單過(guò)了一遍 RT-Thread 中斷的處理，通過(guò)本文學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)學(xué)會(huì)在 Cortex-M架 上使用 RT-Thread 時(shí)候的中斷處理。

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

所以下面一篇博文博主會(huì)更新一篇實(shí)例，在 STM32L051 上使用 RT-Thread Nano 做一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用。

(想想還有點(diǎn)小激動(dòng)，終于要實(shí)戰(zhàn)用起來(lái)！~ ~)

好了，本文就到這里，謝謝大家！

審核編輯：湯梓紅