《嵌入式系统中断》课件.pptVIP

嵌入式系统中断欢迎来到嵌入式系统中断专题课程。本课程将系统地介绍嵌入式系统中断的基本概念、工作原理、应用场景以及实践技巧。中断机制是嵌入式系统实现高效资源利用和实时响应的核心技术，对于开发高性能嵌入式应用至关重要。

课程简介与教学目标掌握中断原理深入理解中断的本质、分类以及在嵌入式系统中的基本工作机制，建立坚实的理论基础实现中断编程能够熟练编写中断服务程序(ISR)，掌握各类单片机和处理器的中断配置方法系统设计应用学会在实际嵌入式系统设计中合理应用中断技术，解决实时响应问题故障分析排查

什么是中断基本含义中断是一种硬件或软件机制，当某个事件发生时，处理器暂停当前执行的程序，转而处理该事件，处理完成后再返回原来的程序继续执行。这种机制允许处理器对重要事件作出及时响应，而不需要持续轮询检查。中断的产生条件中断可由多种条件触发，包括：外部设备请求（如按键按下、传感器信号）、内部定时器溢出、软件指令执行、异常情况（如除零错误）等。当这些事件发生时，相应的中断信号会发送到处理器，请求处理器的注意。

中断的作用提高系统响应速度实现对外部事件的即时响应实现任务并发处理让单处理器看似同时处理多任务降低系统功耗避免持续轮询，优化能源使用中断机制是嵌入式系统高效运行的关键。通过中断，系统能够在执行主程序的同时，及时响应各类紧急事件，如外部信号输入或定时触发等。这大大提高了处理器资源的利用率，减少了不必要的等待时间，使系统能够更加智能地分配计算资源。

嵌入式系统概述定义及基本结构嵌入式系统是一种专用计算机系统，作为装置或设备的一部分嵌入到其中。它通常包含处理器、存储器、输入输出接口和专用外设，为特定应用提供控制和处理功能。与通用计算机不同，嵌入式系统通常具有资源受限、功能专一的特点。典型应用嵌入式系统应用广泛，从日常电子产品如智能手机、数码相机、家用电器，到工业控制设备、医疗仪器、汽车电子系统，甚至航空航天设备。随着物联网技术的发展，嵌入式系统正在逐渐渗透到我们生活的各个角落。系统特点嵌入式系统通常具有实时性要求、低功耗设计、高可靠性、长时间运行等特点。由于应用环境和硬件资源的限制，嵌入式系统的设计需要充分考虑效率与功耗的平衡，这使得中断机制在其中扮演着尤为重要的角色。

嵌入式系统中的中断特点实时性要求嵌入式系统的中断必须快速响应，确保关键事件能在规定时间内得到处理硬件资源受限中断处理需在有限的处理能力和内存约束下高效运行低功耗设计利用中断唤醒机制，实现系统大部分时间处于休眠状态高可靠性要求中断系统设计必须考虑各种异常情况，保证系统稳定运行

中断的分类总览按层次分类硬件中断与软件中断按源头分类外部中断与内部中断按可控性分类可屏蔽中断与不可屏蔽中断按优先级分级高优先级、中优先级与低优先级中断中断系统的分类方法多种多样，每种分类角度都反映了中断机制的某些特定特性。理解不同类型的中断及其特点，对于设计有效的中断处理策略至关重要。在实际应用中，这些分类往往会交叉使用，以全面描述中断系统的行为特征。

外部中断与内部中断外部中断外部中断由系统外部的设备或信号源触发，通过专门的中断引脚或接口传递给处理器。常见的外部中断源包括：按键或开关状态变化传感器信号触发（如温度超限）通信接口接收数据（UART、SPI等）外部事件计数器溢出内部中断内部中断源自处理器内部或芯片内集成的外设模块，不需要外部引脚触发。典型的内部中断源包括：定时器/计数器溢出或匹配ADC转换完成看门狗定时器溢出软件中断指令执行处理器异常（如除零、非法指令）

可屏蔽中断与不可屏蔽中断可屏蔽中断可通过软件控制暂时禁用大多数外设中断属于此类适用于一般性事件处理不可屏蔽中断不能被软件屏蔽，总是得到响应用于处理严重错误和紧急事件如电源故障、严重硬件错误设计要点预留足够处理NMI的资源NMI处理程序必须稳定可靠慎重选择中断屏蔽时机

硬件中断与软件中断硬件中断由硬件电路直接触发的中断信号，通过专用引脚或内部线路传递给CPU软件中断由程序执行特定指令触发的中断，常用于系统调用或模拟硬件中断混合中断软件触发但通过硬件中断控制器处理的中断，兼具两者特点硬件中断和软件中断在触发机制和处理流程上有显著区别。硬件中断主要用于响应外部世界的事件，具有不可预知性；而软件中断则由程序员控制，更具确定性。在实际系统中，这两种中断类型往往协同工作，构成完整的中断处理体系。理解它们的差异和联系，对于设计高效的嵌入式系统至关重要。

中断响应流程中断发生外部或内部事件触发中断信号中断检测CPU在指令周期结束时检查中断请求现场保护保存当前程序计数器和状态寄存器等跳转执行根据中断向量表跳转到对应的中断服务程序中断服务执行中断服务程序处理特定事件现场恢复恢复保存的寄存器值和程序状态返回继续返回到被中断的程序继续执行

中断向量表向量地址中断类型优先