中断程序_写中断程序要注意哪些方面？

素颜马尾好姑娘i 2023-01-07 10:05 211阅读 0赞

与每类I/O设备相关的进程都有一个靠近内存底部的地址，称作中断向量。它包括中断服务程序的入口地址。

当中央处理器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紧急事件。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。

中断处理过程:

(1)保护被中断进程现场。为了在中断处理结束后能够使进程准确地返回到中断点，系统必须保存当前处理机程序状态字PSW和程序计数器PC等的值。

(2)分析中断原因，转去执行相应的中断处理程序。在多个中断请求同时发生时，处理优先级最高的中断源发出的中断请求。

(3)恢复被中断进程的现场，CPU继续执行原来被中断的进程。

## **三个大注意事项** ##

1、中断函数代码应尽量简洁。一般不宜在中断函数内编写大量复杂冗长的代码；应尽量避免在中断函数内调用其他自定义函数；

2、尽量避免在中断内调用数学函数。因为某些数学函数涉及相关的库函数调用和中间变量较多，可能出现交叉调用。在必须使用数学函数时，可考虑将复杂的数学函数运算任务交给主程序完成，中断函数通过全局变量引用其结果；

3、宏的定义与调用。在中断函数中调用宏，可减少在函数调用中压栈与出栈的开销。

## **九个小注意事项** ##

1、中断函数不能进行参数传递

2、中断函数没有返回值

3、在任何情况下都不能直接调用中断函数

4、中断函数使用浮点运算要保存浮点寄存器的状态。

5、如果在中断函数中调用了其它函数，则被调用函数所使用的寄存器必须与中断函数相同，被调函数最好设置为可重入的。

6、(可忽略)C51编译器对中断函数编译时会自动在程序开始和结束处加上相应的内容，具体如下：

在程序开始处对ACC、B、DPH、DPL和PSW入栈，结束时出栈。

中断函数未加using n修饰符的，开始时还要将R0~R1入栈，结束时出栈。

如中断函数加using n修饰符，则在开始将PSW入栈后还要修改PSW中的工作寄存器组选择位。

C51编译器从绝对地址8m 3处产生一个中断向量，其中m为中断号，也即interrupt后面的数字。该向量包含一个到中断函数入口地址的绝对跳转。

7、中断函数最好写在文件的尾部，并且禁止使用extern存储类型说明。防止其它程序调用。

8、在设计中断时，要注意的是哪些功能应该放在中断程序中，哪些功能应该放在主程序中。一般来说中断服务程序应该做最少量的工作，这样做有很多好处。

首先系统对中断的反应面更宽了，有些系统如果丢失中断或对中断反应太慢将产生十分严重的后果，这时有充足的时间等待中断是十分重要的。

其次它可使中断服务程序的结构简单，不容易出错。中断程序中放入的东西越多，他们之间越容易起冲突。简化中断服务程序意味着软件中将有更多的代码段，但可把这些都放入主程序中。

9、中断服务程序的设计对系统的成败有至关重要的作用，要仔细考虑各中断之间的关系和每个中断执行的时间，特别要注意那些对同一个数据进行操作的中断

举例说明

中断是嵌入式系统中重要的组成部分，这导致了很多编译开发商提供一种扩展—让标准C支持中断。具代表事实是，产生了一个新的关键字 \_\_interrupt。下面的代码就使用了\_\_interrupt关键字去定义了一个中断服务子程序(ISR)，请评论一下这段代码的。

__interrupt double compute_area (double radius) {
             double area = PI * radius * radius;    printf("\nArea = %f", area);    return area;}

这个函数有太多的错误了：

1) ISR 不能返回一个值。如果你不懂这个，那么你不会被雇用的。  
2) ISR 不能传递参数。如果你没有看到这一点，你被雇用的机会等同第一项。  
3) 在许多的处理器/编译器中，浮点一般都是不可重入的。有些处理器/编译器需要让额处的寄存器入栈，有些处理器/编译器就是不允许在ISR中做浮点运算。此外，ISR应该是短而有效率的，在ISR中做浮点运算是不明智的。  
4) 与第三点一脉相承，printf()经常有重入和性能上的问题。如果你丢掉了第三和第四点，我不会太为难你的。不用说，如果你能得到后两点，那么你的被雇用前景越来越光明了。

解释重入：

printf()经常有重入解释

不可重入函数不可以在它还没有返回就再次被调用。例如printf，malloc，free等都是不可重入函数。因为中断可能在任何时候发生，例如在printf执行过程中，因此不能在中断处理函数里调用printf，否则printf将会被重入。  
函数不可重入大多数是因为在函数中引用了全局变量。例如，printf会引用全局变量stdout，malloc，free会引用全局的内存分配表。

如果中断发生的时候,当运行到printf的时候，假设发生了中断嵌套，而此时stdout资源被占用，所以第二个中断printf等待第一个中断的stdout资源释放，第一个中断等待第二个中断返回，造成了死锁。

不可重入函数指的是该函数在被调用还没有结束以前，再次被调用可能会产生错误。可重入函数不存在这样的问题。

不可重入函数在实现时候通常使用了全局的资源，在多线程的环境下，如果没有很好的处理数据保护和互斥访问，就会发生错误。

常见的不可重入函数有：

printf --------引用全局变量stdoutmalloc --------全局内存分配表free    --------全局内存分配表

在unix里面通常都有加上\_r后缀的同名可重入函数版本。如果实在没有，不妨在可预见的发生错误的地方尝试加上保护锁同步机制等等。

下面引用一段别人的解释：

这主要在多任务环境中使用，一个可重入的函数简单来说，就是：可以被中断的函数。就是说，你可以在这个函数执行的任何时候中断他的运行，在OS的调度下去执行另外一段代码而不会出现什么错误。而不可重入的函数由于使用了一些系统资源，比如全局变量区，中断向量表等等，所以他如果被中断的话，可能出现问题，所以这类函数是不能运行在多任务环境下的。

把一个不可重入函数变成可重入的唯一方法是用可重入规则来重写他。  
其实很简单，只要遵守了几条很容易理解的规则，那么写出来的函数就是可重入的：  
第一，不要使用全局变量。因为别的代码很可能覆盖这些变量值。  
第二，在和硬件发生交互的时候，切记执行类似disinterrupt()之类的操作，就是关闭硬件中断。完成交互记得打开中断，在有些系列上，这叫做“进入/退出核心”或者用OS\_ENTER\_KERNAL/OS\_EXIT\_KERNAL来描述。  
第三，不能调用任何不可重入的函数。  
第四，谨慎使用堆栈。最好先在使用前先OS\_ENTER\_KERNAL。  
还有一些规则，都是很好理解的，总之，时刻记住一句话：保证中断是安全的！  
通俗的来讲吧：由于中断是可能随时发生的，断点位置也是无法预期的。所以必须保证每个函数都具有不被中断发生，压栈，转向ISR，弹栈后继续执行影响的稳定性。也就是说具有不会被中断影响的能力。既然有这个要求，你提供和编写的每个函数就不能拿公共的资源或者是变量来使用，因为该函数使用的同时，ISR(中断服务程序)也可那会去修改或者是获取这个资源，从而有可能使中断返回之后，这部分公用的资源已经面目全非。

满足下列条件的函数多数是不可重入的：

(1)函数体内使用了静态的数据结构；(2)函数体内调用了malloc()或者free()函数；(3)函数体内调用了标准I/O函数。

下面举例加以说明。  
可重入函数

void strcpy(char* lpszDest, char* lpszSrc){
           while(*lpszDest++ = *lpszSrc++);  *dest=0;}

非可重入函数1

char cTemp; // 全局变量void SwapChar1(char* lpcX, char* lpcY){
           cTemp = *lpcX;   *lpcX = *lpcY;   lpcY = cTemp; // 访问了全局变量，在分享内存的多个线程中可能造成问题}

非可重入函数2

void SwapChar2(char* lpcX, char* lpcY){
           static char cTemp; // 静态局部变量  cTemp = *lpcX;   *lpcX = *lpcY;   lpcY = cTemp; // 使用了静态局部变量，在分享内存的多个线程中可能造成问题}

如何写出可重入的函数？在函数体内不访问那些全局变量，不使用静态局部变量，坚持只使用局部变量，写出的函数就将是可重入的。如果必须访问全局变量，记住利用互斥信号量来保护全局变量。

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