嵌入式开发：ARM体系下的中断与DMA比较及中断处理机制详解

嵌入式开发中的ARM体系与架构在23届秋招中备受关注，特别是针对中断与异常处理、DMA技术以及中断处理的分工。ARM体系架构下，中断与异常是两种不同的信号处理机制。 中断（Interrupt）是当系统中外部硬件检测到特定事件时，通过中断请求线向CPU发送信号，迫使CPU暂时停止当前任务，进入中断处理模式。这个过程是被动的，CPU会在中断上半部保存现场，切换到FIQ（快速中断）或IRQ（标准中断）模式，然后通过中断向量表找到对应的中断服务函数（ISR，Interrupt Service Routine）执行，处理完事件后再返回原点继续执行。中断上半部通常处理快速且重要的任务，如定时器或串口接收，但需注意，长时间执行可能影响系统性能。 异常（Exception）则源于软件运行过程中遇到的特殊情况，如编译错误、处理器内部错误等，这些事件会导致CPU自动产生一个异常，类似于同步中断。异常处理需确保与处理器时钟同步，通常由内核负责，因此对系统稳定性至关重要。异常也要求中断服务函数能够正确处理并恢复执行流程。 DMA（Direct Memory Access）技术是一种无需CPU直接介入的数据传输方式，外设可以直接和系统内存交换数据，提高了数据传输效率和系统的吞吐量。相比中断，DMA的特点在于它能在CPU处理其他任务的同时完成数据传输，避免了CPU频繁中断导致的性能损失。 中断处理分为上半部和下半部，上半部处理的是快速、不耗时的任务，而下半部用于执行耗时操作，如设备驱动程序中的复杂操作。目前，中断下半部的实现机制有软中断（Soft Interrupt）、tasklets和工作队列（Work Queues）。软中断是一种特殊的中断类型，包括硬件中断和内核自定义事件，如调度和RCU锁管理，它们是“可延迟函数”，运行在中断上下文中，不可阻塞、并发执行，并且必须是可重入的，以防止数据竞争。 总结来说，嵌入式开发中理解ARM体系的中断与异常机制，以及如何有效利用DMA和中断处理机制，对于提升系统性能和稳定运行至关重要。熟练掌握这些概念有助于求职者在秋招面试中脱颖而出。