RT-Thread记录（九、RTT中断处理与阶段小结）

RT-Thread 内核部分最后一个点 中断管理，顺带着对前面所学知识做个小结。

目录

   前言
   一、RT-Thread 中断管理
       1.1 Cortex-M架构
           1.1.1 内核的中断管理
           1.1.2 嵌套向量中断控制器
           1.1.3 中断向量表
           1.1.4 中断测试
       1.2 RISC-V 架构
           （待更新……）
       1.3 中断管理API
   二、RT-Thread 记录阶段小结
   结语

前言

在前面的内核基础学习记录中，我们所有的示例都没有使用中断，实际项目中断使用不可或缺，本文我们就来看看在 RT-Thread 中是如何响应中断，如何处理中断的。

（说明一下，此时我们还没有学习 RT-Thread 的设备模型。）

本 RT-Thread 专栏记录的开发环境：
RT-Thread记录（一、RT-Thread 版本、RT-Thread Studio开发环境 及 配合CubeMX开发快速上手）
RT-Thread记录（二、RT-Thread内核启动流程 — 启动文件和源码分析
RT-Thread 内核篇系列博文链接：
RT-Thread记录（三、RT-Thread 线程操作函数及线程管理与FreeRTOS的比较）
RT-Thread记录（四、RT-Thread 时钟节拍和软件定时器）
RT-Thread记录（五、RT-Thread 临界区保护）
RT-Thread记录（六、IPC机制之信号量、互斥量和事件集）
RT-Thread记录（七、IPC机制之邮箱、消息队列）
RT-Thread记录（八、理解 RT-Thread 内存管理）

一、RT-Thread 中断管理

本节主要目的在于说明在使用 RT-Thread 操作系统的时候如何处理中断，中断来了我们怎么写程序。

中断大家都不陌生，当 CPU 正在处理内部数据时，外界发生了紧急情况，要求 CPU 暂停当前的工作转去处理这个 异步事件。处理完毕后，再回到原来被中断的地址，继续原来的工作，这样的过程称为中断。

中断是一种异常！

RT-Thread 中断管理中，将中断处理程序分为中断前导程序、用户中断服务程序、中断后续程序三部分：
 

 

RT-Thread 虽然提供了统一的中断管理接口，但实际上在不同的架构上，会有一些区别。

1.1 Cortex-M架构

在官网是用的Cortex-M 架构的内核作为说明，而本专栏记录也是使用的 Cortex-M 架构的 STM32，要了解 RT-Thread 在 Cortex-M 内核上的中断管理，就得首先知道 Cortex-M 内核的中断管理。

1.1.1 内核的中断管理

Cortex-M 内核的中断管理在《Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》这个文档里有详细的说明。
在我的博文中，我已经多次提及这个文档了，实际上我们学习芯片所有的资料官方都有，官方的资料不仅全还权威，只不过大部分人都忽略了官方手册。

所以不管是学习什么芯片，官方手册才是我建议的第一参考资料！！ 

说明一下类似于这种官方文档，官网可以下载，还有一般正规点的开发板比如原子，野火，百问科技都会有配套资料里面都能找到。

在我讲 RTOS任务调度原理解析 的文章中也有对于 Cortex-M架构 内核中断管理的说明：

 

只要是基于 Comtex-M 内核，那么都得以内核的中断管理为标准，RT-Thread也不例外，所有 RT-Thread 中断管理的相关内容在上面推荐博文都能找到，可以结合官方说明查看。

1.1.2 嵌套向量中断控制器

在Cortex-M 内核中，有一个专门的中断控制器 NVIC（嵌套向量中断控制器），支持中断嵌套功能。

当一个中断触发并且系统进行响应时，处理器硬件会将当前运行位置的上下文寄存器自动压入中断栈中，这部分的寄存器包括 PSR、PC、LR、R12、R3-R0 寄存器（在上面推荐博文有过说明）。

NVIC 这个我们就很熟悉了，在 RT-Thread 操作系统上也是使用的内核的 NVIC 作为中断管理，在系统启动的时候肯定会有 NVIC 的初始化，我们看一下 NVIC在哪里初始化的，如下图：
 

 

NVIC 设置的问题我们这里就不过多的说明了，这个就算不明白网上资料也很多。

1.1.3 中断向量表

在 Cortex-M 内核上，所有中断都采用中断向量表的方式进行处理，即当一个中断触发时，处理器将直接判定是哪个中断源，然后直接跳转到相应的固定位置进行处理，每个中断服务程序必须排列在一起放在统一的地址上（这个地址必须要设置到 NVIC 的中断向量偏移寄存器中）。

还是在系统启动的时候，我们讲到过启动文件里面有中断向量表，对应着芯片上所有的异常：
 

如果使用过 STM32CubeMX 开发的朋友应该知道，生成的工程中会有stm32xxxx_it.c和stm32xxxx_it.h 这两个文件，在这个文件中就是我们 用户 中断处理的函数，和中断向量表是一一对应的，如下图所示：

 

如果使能了中断不实现中断响应函数，发生中断后都会进入 Default_Handler这个死循环。

在使用 RT-Thread 的时候也需要遵循这个中断向量表，虽然我们之前的讲解中，我们自己并没有使用中断作为示例，但是有些中断还是需要用到，而且系统已经实现了。

比如我们讲到过的滴答定时器的的中断响应函数：

 

再比如我们打印日志的串口1：

 

不仅如此，我们可以通过跳转的方式查看 RT-Thread 都做了哪些中断函数的处理，比如 GPIO外部中断：

 

总的来说，RT-Thread 在 Cortex-M 内核上的管理还是遵从内核本身的 NVIC，所有中断都采用中断向量表的方式进行处理，用户如果想要响应中断，直接实现中断向量表中定义的函数即可。

1.1.4 中断测试

通过上面的学习，我们已经知道了如何在 RT-Thread 中使用中断处理，其实说白了和裸机一样，自己实现中断向量表中的中断响应函数。

基本上学习 STM32CubeMX 生成的stm32xxxx_it.c中的方式一样就可以，我们简单的来测试一下：

使能一个定时器，开启定时器中断，每次中断发生打印系统当前 tick 的值
 

 

OK！一切正常！

我们如果使用 RT-Thread Nano 版本，那么这就是我们常用的 中断处理方式，后面我们会学习到RT-Thread 的设备模型，我们或许不需要自己去实现这些中断响应函数，但是并不代表我们不是按照内核的中断管理方式来进行，而是系统已经在底层为我们实现了这些函数。

1.2 RISC-V 架构

（待更新……）

（ 对于 RISC-V 架构博主还在学习过程中，需要等等！= =！）

1.3 中断管理API

虽然我们在 Cortex-M 内核上有些接口并没有实现，而且我们已经知道了 程序中断的处理方式了，但是这里也记录一下中断管理对应的API函数，方便以后使用其他架构也需要用到。

RT-Thread 把中断和异常封装的抽象接口如下：

 

其中 中断锁API 我们在将临界区的时候，已经讲到过；

中断通知，我们以前也有接触到，只是没有加以说明，在进入中断的时候，RT-Thread就会调用，比如滴答定时器中断响应函数，和我们用来看 LOG 的串口1：

 

这里记录API，还是老规矩：

/*
中断服务程序挂接  Cortex-M上没有
参数 	描述
vector 	vector 是挂载的中断号
handler 	新挂载的中断服务程序
param 	param 会作为参数传递给中断服务程序
name 	中断的名称
返回 	
return 	挂载这个中断服务程序之前挂载的中断服务程序的句柄
*/
rt_isr_handler_t rt_hw_interrupt_install(int vector,
                                        rt_isr_handler_t  handler,
                                        void *param,
                                        char *name);
/*
屏蔽中断源  Cortex-M上没有
参数 	描述
vector 	要屏蔽的中断号
*/
void rt_hw_interrupt_mask(int vector);
/*
打开被屏蔽的中断源  Cortex-M上没有
参数 	描述
vector 	要打开屏蔽的中断号
*/
void rt_hw_interrupt_umask(int vector);

/*
中断锁
全局中断关  
返回值 	描述
中断状态 	rt_hw_interrupt_disable 函数运行前的中断状态
*/
rt_base_t rt_hw_interrupt_disable(void);
/*
中断锁
全局中断开  与上面函数配合使用 
参数 	描述
level 	前一次 rt_hw_interrupt_disable 返回的中断状态
*/
void rt_hw_interrupt_enable(rt_base_t level);

/*
中断通知
进入
退出
详细使用见上文例子
*/
void rt_interrupt_enter(void);
void rt_interrupt_leave(void);
/*
获取中断深度
返回 	描述
0 		当前系统不处于中断上下文环境中
1 		当前系统处于中断上下文环境中
大于 1 	当前中断嵌套层次
*/
rt_uint8_t rt_interrupt_get_nest(void);

二、RT-Thread 记录阶段小结

到目前为止，RT-Thread 专栏已经有了 9篇文章（算上本文），我们来看一下目录：

 

回头来看一下我在第一篇文章中对 RT-Thread Nano 版本的介绍：

 

我们内核的线程管理，时间管理，中断管理，内存管理，和线程同步与通信的IPC机制都已经记录完了，这不就是我们已经完成了对 RT-Thread Nano 的学习记录。

确实到这篇文章为止，我们确实是掌握了 RT-Thread Nano 所有的知识，我们已经可以使用 RT-Thread Nano 实现一些项目了。

虽然我们的专栏记录还不止于此，但是我还是注重我们学习是为了快速的应用，所以我们标准版后期的组件，设备等一些知识先等一小会，先更新一篇实战篇，使用 RT-Thread Nano 完成一个实际的小项目。

结语

本文的很多知识在以前相关博文都有过说明记录，所以本文简单过了一遍 RT-Thread 中断的处理，通过本文学习，我们已经学会在 Cortex-M架 上使用 RT-Thread 时候的中断处理。

然后同时也说明了一下，我们前面的记录等于把 RT-Thread Nano 所有的知识全部学过了一遍，我们已经可以使用 RT-Thread Nano 做一些实际的应用。

所以下面一篇博文博主会更新一篇实例，在 STM32L051 上使用 RT-Thread Nano 做一个实际的应用。

(想想还有点小激动，终于要实战用起来！~ ~)

好了，本文就到这里，谢谢大家！

　　审核编辑：汤梓红