中断请求在μCOS-II操作系统中扮演着核心角色,它是一种处理器处理外部事件的方式,当某个事件或条件满足时,会暂时停止当前任务的执行,转而处理中断服务。中断请求的过程涉及多个步骤:
1. **中断请求触发**:当一个任务需要暂停以响应中断时,例如,等待事件完成或者执行特定的服务,它会主动发起中断请求。这个阶段,任务会暂停其执行,将CPU的控制权交给中断处理。
2. **关闭中断**:中断请求后,为了保护任务数据的完整性,需要关闭所有可能的中断源,以防止其他中断打断正在进行的服务。
3. **转移控制**:接着,CPU会跳转到中断向量表,查找对应的中断服务程序(ISR),该程序是预先编写的,用于处理特定类型的中断。
4. **保存寄存器**:在进入ISR之前,CPU会保存当前工作状态,包括CPU寄存器的值,如程序计数器(PC)、通用寄存器等,以备中断服务后能正确恢复执行。
5. **ISR处理**:ISR执行中断处理逻辑,可能包括更新硬件状态、执行特定操作或者向任务发送信号。如果有新出现的高级任务,此时可能会切换任务。
6. **任务响应信号**:中断服务完成后,ISR可能会通过发送信号通知任务,告知中断已处理,任务可以继续执行。
7. **中断返回**:在信号发送后,中断服务程序会结束,并准备返回到中断前的任务状态。这时,中断响应结束,CPU开始恢复保存的寄存器值。
8. **恢复中断和CPU状态**:中断返回时,系统恢复中断源的开启状态,同时根据任务状态决定是否返回原任务或执行新的任务。
9. **任务状态管理**:在μCOS-II中,任务有三种主要状态:运行、等待(睡眠)和就绪。任务在运行状态下响应中断,切换到中断服务状态;在等待状态,任务将CPU资源让给其他任务;就绪状态下,任务准备好接受调度。
10. **任务控制块(TCB)**:是μCOS-II系统中用于管理任务的关键数据结构,包含了任务堆栈指针、优先级、状态标志等信息。TCB类似于现实生活中的人的身份证,帮助系统识别和管理每个任务。
11. **任务代码结构**:用户编写的应用任务通常包含一个循环,其中嵌套了临界区(使用`OS_ENTER_CRITICAL()`和`OS_EXIT_CRITICAL()`函数控制中断)以确保数据一致性。在临界区内执行不可中断的操作,而在非临界区则允许中断。
中断请求是μCOS-II操作系统中的关键机制,它确保了任务之间的平滑切换和系统资源的有效管理,使得系统能够高效地响应中断和多任务并发。