嵌入式系统中的中断处理机制与应用案例

# 1. 嵌入式系统概述

- **1.1 嵌入式系统的定义与特点**
- **1.2 嵌入式系统的分类及应用领域**
- **1.3 中断处理机制在嵌入式系统中的重要性**

# 2. 中断处理机制基础

- **2.1 什么是中断？中断的分类和作用**

在嵌入式系统中，中断是一种由硬件或软件触发的事件，可以打断CPU正常的执行流程，转而执行特定的中断处理程序。中断可以分为外部中断（来自外部设备或信号）和内部中断（由CPU内部产生的异常或错误）两种，用于处理各种事件，如定时器到达、通信数据接收等。

- **2.2 中断处理过程的基本流程**

当发生中断时，CPU会立即响应中断信号，暂停当前任务的执行，保存现场（如程序计数器、寄存器状态等），转而执行中断服务程序。中断服务程序完成后，恢复现场，继续执行被中断的任务。

# Python中的中断处理示例代码

def interrupt_handler():
    # 中断处理程序，执行特定操作
    print("Interrupt handled")

# 模拟中断发生
interrupt_occurred = True

if interrupt_occurred:
    interrupt_handler()

**总结：** 中断处理是嵌入式系统中重要的机制，通过中断能及时响应各类事件，提高系统的实时性和可靠性。

- **2.3 中断向量表和中断服务程序的设计**

中断向量表是一个存储中断服务程序入口地址的表格，通过中断号索引到对应的中断服务程序。每个中断有唯一的中断向量号，处理时根据中断向量号在中断向量表中找到对应中断服务程序的入口地址，并跳转执行该程序。

// Java中的中断向量表和中断服务程序设计示例

public class InterruptVectorTable {
    void timerInterruptHandler() {
        // 定时器中断处理程序
    }

    void uartInterruptHandler() {
        // 串口中断处理程序
    }
    // 中断向量表
    void[] interruptVectorTable = {timerInterruptHandler, uartInterruptHandler};
}

**总结：** 中断向量表和中断服务程序的设计是中断处理机制的重要组成部分，能够有效管理和调度各类中断处理程序。

# 3. 中断控制器的作用与原理

在嵌入式系统中，中断控制器起着至关重要的作用，负责管理和协调各种中断事件，确保中断处理的及时性和准确性。本章将介绍中断控制器的功能、作用以及常见类型的特点。

#### 3.1 中断控制器的功能与作用
中断控制器是嵌入式系统中的一个关键组成部分，其主要功能包括：
- 中断请求的识别：监测和识别各个外设或内部模块发出的中断请求信号；
- 中断优先级的管理：根据设定的规则确定各中断请求的优先级，确保高优先级中断能够及时响应；
- 中断向量的分发：将中断请求映射到相应的中断处理程序，并进行处理程序的跳转；
- 中断状态的保存与恢复：在中断处理过程中，保存当前执行状态，以便中断处理完成后能够正确恢复执行现场。

#### 3.2 常见的中断控制器类型及特点
常见的中断控制器包括：
- 基于优先级级联的中断控制器：通过级联方式管理不同优先级的中断请求，如Intel 8259A芯片；
- 基于向量中断的中断控制器