共计 3973 个字符，预计需要花费 10 分钟才能阅读完成。
后面几篇文章总结了 RT-Thread 多线程相干内容的学习过程，包含多线程的应用，多线程的同步，多线程的通信，对于多线程相干的学习总结，能够查看之前的文章。
本文的内容是对于 RT-Thread 中断治理的学习总结，包含简略地介绍了什么是中断，裸机中断与 RT-Thread 中断有什么区别，RT-Thread 是如何解决中断的，RT-Thread 内核提供哪些中断相干的接口，等等。
对于 RT-Thread 中断治理相干的内容，官网提供了比拟丰盛的文档作为参考，具体能够查看以下链接：
https://www.rt-thread.org/doc…
本文尝试从以下几个方面总结一下 RT-Thread 中断治理的学习过程
中断相干的概念形容
什么是中断？中断，顾名思义就是一项正在进行的工作，忽然间被其余事件打断，导致原来正在进行的工作不能持续失常进行，而须要去把其余事件解决完，能力回来持续进行原来的工作。
如何艰深地了解中断？设想一下这样的场景，周末你正在家里欢快地写着代码，忽然间你的手机铃声响了，你必须停下手里的工作，记录代码写到哪个阶段，而后就去接这个电话了。“写代码”就是正在进行的工作，“电话响起”就是中断事件。
这个电话是媳妇打过去的，她让你去菜市场买点韭菜和猪肉，早晨包饺子吃，媳妇的话哪敢不听，于是你感觉菜市场买货色比拟重要，挂掉电话后就去买货色了，买完货色回来后，再接着写刚刚还没实现的代码。“菜市场买货色”就是中断服务程序，这就是一个典型的中断处理过程。
对于中断的操作模式和特权级别，Cortex- M 的处理器有三种状态划分，别离是：特权级解决模式，特权级线程模式，用户级线程模式。这三种状态的关系，如下图所示。
从上图能够看出，中断或异样的服务程序，总是处于特权级解决模式的。而 RT-Thread 零碎内核复位上电时启动的主线程（main 线程），是运行在特权级线程模式的。其余用户创立的线程，是运行在用户级线程模式的。
为什么处理器要辨别特权级和用户级？特权，顾名思义就是处理器如果工作在这个级别下，权限就会比拟高，就能够拜访一些非凡的寄存器，以避免用户级的代码拜访这些非凡寄存器，对数据进行毁坏。中断因为其特殊性，所以，中断函数是工作在特权级别下的。
裸机中断与操作系统中断两者有什么区别呢？咱们在裸机代码中解决硬件中断的时候，个别只有编写中断处理函数就能够了，这种形式解决中断，简略且间接。
然而，有了操作系统之后，所有的货色都变了，要思考的问题就多了很多。因为操作外面运行了很多线程，中断来了之后，就要告知操作系统，把以后运行线程的信息保留到栈外面，再去解决中断服务程序，解决完中断要再回去解决线程，此时又可能波及到线程切换调度，而线程切换自身又须要 PendSV 中断参加。
所以，在裸机解决中断和在操作系统中解决中断，几乎就是天壤之别。
RT-Thread 中断解决机制
理解过 Cortex- M 系列单片机的工程师，个别都晓得在芯片的汇编启动文件 startup_xxx.s 外面，有一个中断向量表，所有的中断都是通过这个中断向量表来进行解决的。
当一个中断异样触发的时候，处理器将会判断是哪个中断源，而后跳转到固定地位进行解决，每个中断服务程序的地址入口必须是放到对立的地址上，也就是须要设置到 NVIC 的中断向量偏移寄存器外面，中断向量表如下图所示。
其实，不论有没有操作系统的参加，一旦硬件发送中断和异样之后，中断的入口都是在这个中断向量表的。区别无非就是在裸机环境下，间接解决中断服务程序，而在有操作系统的状况下，须要先保留线程的运行状况，而后再解决中断，解决完中断后，再复原线程的运行环境。
硬件中断的优先级是最高的，任何线程的优先级都要低于硬件中断，因而，只有产生了硬件中断事件，零碎就必须要进行相应的解决。
RT-Thread 在解决中断的时候，个别都会有三个阶段：中断前导程序，中断服务程序，中断后续程序，这三个阶段，如下图所示。
中断前导程序的次要工作是，当中断事件产生的时候，处理器的硬件会把以后 CPU 相干的寄存器参数主动压入中断栈外面。程序须要调用 rt_interrupt_enter()函数，把全局变量 rt_interrupt_nest 进行加 1 操作，这个全局变量是用来记录中断的嵌套层数的。
用户中断服务程序的次要工作分两种状况，一种是不进行线程切换，另一种是进行线程切换。不进行线程切换的话，中断服务程序和中断后续程序运行实现后，将返回被中断的线程。
而如果要进行线程切换，则会调用 rt_hw_context_switch_interrupt() 函数进行上下文切换，这个函数次要是设置变量 rt_interrupt_to_thread，而后触发 PendSV 中断。
在这里要留神一下：因为 PendSV 中断的优先级最低，不能进行中断抢占，因而即便触发了该中断，但因为此时还在用户中断处理函数外面，所以 PendSV 中断还处于期待阶段，只有退出了中断后续程序，才会进行 PendSV 中断解决，才会进行线程的上下文切换。所以，线程的上下文切换是不会在用户中断外面进行的，是在中断完结后进行的。
中断后续程序的次要工作是，告诉零碎内核来到中断状态，通过调用 rt_interrupt_leave()函数，将全局变量 rt_interrupt_nest 进行减 1 操作，而后从中断栈外面复原复原 CPU 相干的寄存器参数。
这里复原 CPU 寄存器参数的时候须要留神，如果在用户中断外面波及到线程切换，那么这个时候就须要复原到新的线程 CPU 寄存器参数，而不是复原到被中断打断的线程 CPU 寄存器参数。
RT-Thread 操作系统在解决中断的时候，通常采纳“上半局部（Top Half）”和“底半局部（Bottom Half）”这种形式。起因在于，操作系统自身不会对中断服务程序的解决工夫做任何假如和限度，但为了保证系统的实时性，用户须要保障中断服务程序在尽可能短的工夫内实现。
如何了解“上半局部（Top Half）”和“底半局部（Bottom Half）”这种中断解决形式？还是以买菜为例。媳妇来电话让你到菜市场买菜（中断事件），但你思考到如果长时间中断不写代码，会导致思路断链，为了防止这种状况（防止长时间解决中断服务），齐全能够在网上下单购买（短时间的中断解决），生鲜超市收到下单信息（信号量、邮件、音讯队列），就会安顿快递小哥送货上门，买菜这么耗时的工作就由其他人（其余线程）去实现了。
“上半局部（Top Half）”和“底半局部（Bottom Half）”这种中断解决形式，次要是利用在一些须要耗时解决中断事务的场合，比方数据的接管和解决。通常接收数据的工夫比拟短，只有把接管到的数据保留下来即可，但解决数据的过程就可能比拟耗时，这样就须要离开来解决，上半局部就是接收数据，底半局部就是耗时的数据处理。
RT-Thread 中断相干的 API 函数接口
为了把操作系统和硬件底层的中断异样隔离开来，RT-Thread 零碎内核把中断和异样封装为一组形象的接口，具体的函数接口如下图所示。
RT-Thread 中断相干的利用示例
RT-Thread 中断相干的利用示例，次要是为了验证中断相干的 API 接口函数，例如全局中断开关的应用示例，通过按键中断示例来验证“上半局部（Top Half）”和“底半局部（Bottom Half）”这种中断解决形式。
示例源码下载链接：https://github.com/embediot/r…
全局中断开关示例，次要是为了验证多线程拜访同一个变量时，应用开关全局中断的形式对该全局变量进行临界区爱护。
按键中断示例次要是为了验证“上半局部（Top Half）”和“底半局部（Bottom Half）”这种中断解决形式。通过按键触发中断事件，在中断服务函数外面发送邮件，告诉线程进行相应的解决。
在 irq_test.h 头文件外面，通过关上相应的宏定义开关，从新编译工程源码，下载到开发板即可验证试验景象，如下图所示。
RT-Thread 中断利用的注意事项
中断是一种异样，当零碎产生中断异样的时候就必须要进行解决，在 RT-Thread 实时操作系统外面解决中断的时候，如果不及时处理或对中断处理不当，轻则会造成零碎出错或逻辑凌乱，重则会导致系统毁灭性地瘫痪。
在解决 RT-Thread 中断异样的时候，有以下注意事项：
1. 中断服务程序工作在特权级解决模式，优先级比任何线程要高，任何线程都不能抢占中断服务程序。
2. 在操作系统外面，能够反对中断嵌套，高优先级中断能够抢占低优先级中断，线程的从新调度是在所有中断都解决完之后才重新启动的。
3. 在 Cortex- M 架构外面，中断产生时 CPU 的寄存器入栈是由硬件主动实现的，中断的前导程序通常只是记录中断的嵌套层数。
4.RT-Thread 采纳独立的内存空间作为中断栈，而不是采纳线程栈作为中断栈，这种形式随着线程的减少，缩小内存占用的成果也越显著。
5. 倡议采纳“上半局部（Top Half）”和“底半局部（Bottom Half）”这种形式来解决中断异样，中断服务程序的解决工夫应尽可能短。
6. 应用全局中断开关是禁止多线程拜访临界区最简略的一种形式，这种形式能够利用在任何场合，但要留神这种形式对系统实时性影响微小，使用不当会毁坏零碎的实时性能。应用全局中断锁的工夫应尽可能短。
7. 全局中断开关反对多级中断嵌套应用，每次调用 rt_hw_interrupt_enable()函数，能够让零碎复原到关中断之前的状态（这个状态有可能是关中断也有可能是开中断）。
8. 中断服务程序是运行在特权解决模式下的，在这种运行模式外面是不能应用挂起以后线程操作的相干函数的，因为中断服务程序的运行环境外面基本不存在线程。
感激浏览！
原文链接：https://club.rt-thread.org/as…
