内中断

中断是CPU处理外部突发事件的一个重要技术。

它是CPU在运行过程中对外部事件发出的中断请求及时地进行处理,处理完成后又立即返回断点,继续进行CPU原来的工作。

 

中断源:发出中断请求的来源

中断:软件中断(并不是真正的中断),硬件中断

硬件中断又分为外部中断(可屏蔽)和内部中断(不可屏蔽)

 

内部中断是指因硬件出错(如突然掉电、奇偶校验错误)或运算出错(除数为0,运算溢出,单步中断)所引起的中断。

CPU为了处理并发的中断请求,规定了中断的优先权,中断优先权由高到低的顺序:

  • 除法出错,溢出中断,软件中断
  • 不可屏蔽中断
  • 可屏蔽中断
  • 单步中断

 

中断处理程序

必须在中断信息和其他处理程序的入口地址之间建立某种联系,使得CPU根据中断信息可以找到执行的处理程序。

中断信息中包含有标识中断源的类型码。

作用:用来定位中断处理程序

 

8086中断类型码为字节,要得到中断处理程序的段地址和偏移地址,要引入“中断向量表”(索引)。

中断向量表在内部存放,其中有256个中断源所对应的中断处理程序入口。

对于8086PC机中,中断向量表指定存放的内存地址处(0000:0000~0000:03FF)

 

中断过程

8086CPU中断过程

  • (从中断信息处)取得中断类型码
  • 标志寄存器的值入栈(保护标志位)
  • 设置标志寄存器的第八位TF和第九位IF的值为0
  • CS内容入栈,IP内容入栈
  • 从内存地址的中断类型码*4和中断类型码*4+2的两个字单元中读取中断处理程序的入口地址设置IP和CS

简介流程

  • 取得中断类型码
  • pushf
  • TF=0,IF=0
  • push CS ,push IP
  • (IP)=(N*4),(CS)=(N*4+2)

 

中断处理程序

中断处理程序必须一直存储在内存某段空间中。

中断处理程序的入口地址(中断向量)必须存储在对应的中断向量表表项中。

步骤:

  • 保存用到的寄存器
  • 处理中断
  • 恢复用到的寄存器
  • 用iret指令返回

iret指令:(和硬件自动完成的中断程序配合使用)

功能:pop IP     pop CS    popf

 

除法错误中断的处理

对0号中断(除法溢出中断)的处理。

 

单步中断

CPU执行完一条指令后,如果检测到标志寄存器的TF位为1,则产生单步中断,中断类型码为1。

CPU提供单步中断功能的原因就是为单步跟踪的执行过程提供了实现机制。

 

响应中断的特殊情况

即使检测到中断信号,CPU也不会响应

如:进行栈操作。(ss和sp联合使用,中间不加指令)

### I3C总线带内中断机制解析与应用 I3C(Improved Inter-Integrated Circuit)总线是一种用于连接低速外设的串行通信协议,旨在替代传统的I2C总线。其核心优势之一是引入了带内中断(In-Band Interrupt)机制,允许从设备在需要时直接向主设备发送中断请求,而无需额外的物理引脚。 #### 带内中断机制的工作原理 在I3C总线中,带内中断是通过数据线(SDA)上的特定信号来实现的。当从设备需要向主设备发送中断请求时,它会在主设备发起的读操作期间拉低SDA线,从而触发中断。主设备检测到这一信号后,会暂停当前的操作,并进入中断处理流程[^1]。 具体来说,带内中断的触发条件通常是在主设备发起的读操作期间,从设备在数据位的第8位(即最后一个数据位)拉低SDA线。主设备检测到这一行为后,会认为这是一个中断请求,并进入中断处理状态。此时,主设备会发送一个特殊的中断响应命令(Interrupt Response Command),通知从设备中断已被接收[^2]。 #### 带内中断的应用场景 带内中断机制在I3C总线中的应用非常广泛,尤其是在需要高效中断处理的场景中。以下是一些典型的应用场景: 1. **传感器数据采集**:在传感器设备中,当传感器检测到某种事件(如温度超过阈值、加速度变化等)时,可以通过带内中断机制立即通知主设备,从而快速处理这些事件。 2. **实时控制系统**:在实时控制系统中,带内中断可以用于快速响应外部事件,例如按钮按下、电机状态变化等,确保系统能够及时作出反应。 3. **电源管理**:在电源管理系统中,带内中断可以用于监控电池状态、温度传感器等,确保系统在出现异常时能够迅速采取措施,如关闭电源或切换到备用电源。 #### 带内中断的优势 与其他中断机制相比,I3C总线的带内中断具有以下几个显著优势: 1. **节省物理引脚**:传统的中断机制通常需要额外的物理引脚来传递中断信号,而带内中断则利用现有的数据线(SDA)来传递中断请求,从而减少了所需的引脚数量。 2. **简化硬件设计**:由于不需要额外的中断引脚,硬件设计可以更加简洁,降低了电路板的复杂性和成本。 3. **提高通信效率**:带内中断机制可以在数据传输过程中直接触发中断,避免了单独的中断请求和响应过程,提高了通信效率。 4. **支持多从设备**:I3C总线支持多个从设备共享同一个中断信号,进一步简化了系统的中断管理。 #### 带内中断的配置与使用 在实际应用中,配置和使用带内中断需要遵循一定的步骤。首先,主设备需要启用带内中断功能,并设置相应的中断处理程序。其次,从设备需要在适当的时机触发中断,并等待主设备的响应。最后,主设备在接收到中断后,执行相应的处理逻辑,并通过中断响应命令确认中断已被处理[^3]。 以下是一个简单的伪代码示例,展示了如何在主设备上启用带内中断功能: ```c // 启用I3C总线的带内中断功能 void enable_i3c_in_band_interrupt() { // 配置I3C控制器以支持带内中断 i3c_controller_configure(IN_BAND_INTERRUPT_ENABLE); // 注册中断处理程序 register_interrupt_handler(i3c_in_band_interrupt_handler); } // 带内中断处理程序 void i3c_in_band_interrupt_handler() { // 读取中断源 uint8_t interrupt_source = i3c_read_interrupt_source(); // 处理中断 handle_interrupt(interrupt_source); // 发送中断响应命令 i3c_send_interrupt_response_command(); } ``` 在从设备端,触发带内中断的代码可能如下所示: ```c // 触发带内中断 void trigger_in_band_interrupt() { // 在主设备发起的读操作期间拉低SDA线 i3c_slave_pull_sda_low(); } ``` 通过以上配置和代码示例,可以看出I3C总线的带内中断机制不仅简化了硬件设计,还提高了系统的响应速度和通信效率。 ---
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