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中断和时钟机制演示文稿 当前第1页\共有32页\编于星期六\21点 中断和时钟机制 当前第2页\共有32页\编于星期六\21点 本章主要内容： 当前第3页\共有32页\编于星期六\21点 μC/OS-II系统响应中断的过程 系统接收到中断请求后，如果中断未关闭，系统就会中止正在运行的当前任务，按照中断向量转而去运行ISR。 当ISR运行结束，系统将会返回到被中止的任务继续或者转向另一个具有更高优先级别的就绪任务。 当前第4页\共有32页\编于星期六\21点 系统中断 中断就是内核控制的任务在运行过程中，应内部或外部异步事件的请求，中止当前任务的运行，转去处理异步事件所要求的任务或处理的过程。中断服务程序（Interrupt Service Routine）就是应中断请求而运行的子程序。简称为ISR。中断向量指中断服务子程序ISR的入口地址，即起始地址。 当前第5页\共有32页\编于星期六\21点 中断请求 关闭中断 转到中断向量 保存CPU寄存器 通知内核退出ISR ISR给任务发信号 中断返回 恢复CPU寄存器 中断响应 中断恢复 中断恢复 任务响应时间 任务响应时间 中断的响应过程 无新高级任务则返回原任务 通知内核退出ISR 恢复CPU寄存器 中断返回 有新高级任务则运行高级任务 通知内核进入ISR 当前第6页\共有32页\编于星期六\21点 本章分为内核中断管理及其结构，系统时钟实现方法，时间管理模块的基本结构与功能，基本服务与接口函数，及其设计与调用方法，相关应用实例程序分析等。 将μC/OS-II内核时间模块与中断与时钟管理功能进行组合的原因在于，两个模块的功能和性能是密切相关的，中断管理是时间管理的基础。 当前第7页\共有32页\编于星期六\21点 uC/OS-II内核中CPU能够响应中断的条件，可以理解为以下两个部分：一是至少有一个中断源向CPU发出中断信号，二是内核及应用系统允许中断，即未屏蔽中断信号。 μC/OS-II内核中的时钟中断技术分为系统中断与系统时钟节拍两个部分组成。 当前第8页\共有32页\编于星期六\21点 系统时钟节拍 时钟节拍是特定的周期性中断，也称时钟中断，这个中断可以看作是系统心脏的脉动。操作系统通过时钟中断来确定时间间隔，实现时间的延时及确定任务超时。中断之间的时间间隔取决于不同的应用，一般在10～200 ms之间。 时钟的节拍式中断使得内核可以将任务延时若干个整数时钟节拍，以及当任务等待事件发生时提供等待超时的依据。时钟节拍频率越快，系统额外开销越大。 系统定义了32位无符号整数OSTime来记录系统启动后时钟节拍数。用户程序必须在多任务系统启动以后开启时钟节拍计时，在应用程序中调用系统函数OSStart（）之后。 μC/OS-II中的时钟节拍服务通过在时钟节拍中断服务子程序中调用OSTimeTick（）实现。 当前第9页\共有32页\编于星期六\21点 μC/OS-II与大多数计算机系统一样，用硬件定时器产生一个周期为ms级的周期性中断来实现系统时钟，最小的时钟单位就是两次中断之间相间隔的时间，这个最小时钟单位叫做时钟节拍（Time Tick）。 硬件定时器以时钟节拍为周期定时地产生中断，该中断的中断服务程序叫做OSTickISR( )。中断服务程序通过调用函数OSTimeTick( )来完成系统在每个时钟节拍时需要做的工作。 当前第10页\共有32页\编于星期六\21点 时钟节拍中断服务子程序 void OSTickISR(void) {　　保存处理器寄存器的值；　　调用OSIntEnter （）或是将OSIntNesting加1；　　调用OSTimeTick （）；　　调用OSIntExit （）；　　恢复处理器寄存器的值；　　执行中断返回指令；} 当前第11页\共有32页\编于星期六\21点 OSTimeTick （）函数 μC/OS-II时钟中断服务程序的核心是调用OSTimeTick （）函数。OSTimeTick （）函数用来判断延时任务是否延时结束从而将其置于就绪态。其程序伪代码如下：void OSTimeTick(void) {　OSTimeTickHook（）；/* 调用用户定义的时钟节拍外连函数*/　while { /*(除空闲任务外的所有任务)*/　　OS_ENTER_CRITICAL（）； /*关中断*/　　对所有任务的延时时间递减；　　扫描时间到期的任务，并且唤醒该任务；　　OS_EXIT_CRITICAL（）； /*开中断*/　　指针指向下一个任务；　　} 　OSTime++； /*系统计时时间加1*/} 当前第12页\共有32页\编于星期六\21点 uC/OS-II内核对