Interrupt System(IR中断系统)

本文详细解释了在TriCore系统中,中断源如何通过中断请求触发CPU处理,包括中断优先级的管理、中断控制寄存器的功能、中断服务例程的执行过程,以及中断向量表的使用策略,如优先级组和向量间隔的选择。

        在TriCore系统中,多个中断源(如外设或外部中断)可以生成中断请求(如cpu或DMA通道)。本文描述了CPU的中断处理能力,包括中断优先级方案和对向量表的访问。

一、常规操作 

         每个中断源被分配一个唯一的中断优先级编号,称为服务请求优先级编号(SRPN)。从中断源接收到中断请求时,中断控制单元(ICU)使用SRPN在多个并发中断请求之间确定优先级。获胜请求的SRPN作为Pending Interrupt Priority Number (PIPN)与请求触发器一起提供给CPU。CPU通过比较PIPN和当前CPU优先级数(CCPN)来决定是否接受请求的中断。如果CPU决定接受请求的中断,它响应一个中断确认,并返回被占用的中断的优先级号。然后ICU将清除请求中断源。
 

     

1、 ICU 中断控制寄存器 (ICR) 

      ICU中断控制寄存器(ICR)保存:

                                  当前CPU优先级号(CCPN),Current CPU Priority Number

                                  全局中断启用/禁用位(IE),Interrupt      enable

                                  当前等待中断优先级号(PIPN),current Pending Interrupt Priority Number 

 
 2 、CPU 中断请求的操作

CPU检查全局中断使能位ICR.IE的状态,并比较当前CPU的优先级数ICR.CCPN和PIPN。CPU只有在ICR.IE == 1且PIPN大于CCPN时才会中断。中断发生时CPU进入中断例程。PIPN用于确定中断向量表入口点并确认ICU, ICU反过来将确认发送回挂起的中断请求。

有几种情况可能会阻止CPU立即响应ICU生成的中断请求。这些都是:

                                 中断系统被全局禁用(ICR.IE = = 0)。

                                 当前CPU优先级(CCPN)等于或高于Pending Interrupt priority Number (PIPN)

                                 CPU正在进入中断或trap服务程序

                                CPU正在处理不间断trap业务

                                CPU正在执行一条多周期指令

                                CPU正在执行一条修改ICR的指令

只有当这些条件不再为真时,CPU才响应中断请求。


### 8259中断控制器的固定优先级与循环优先级 #### 固定优先级 在普通全嵌套模式下,8259A 中断控制器中的中断源优先级是固定的,按照预设顺序排列。具体来说,从中断请求输入端 IR0 到 IR7,优先级从高到低依次递减[^3]。当某个中断请求被触发时,8259A 响应其中优先级最高的中断,并将对应的中断服务寄存器 (ISR) 的相应位设置为有效状态。在此过程中,任何同级或更低级别的中断都会被屏蔽,只有更高优先级的中断可以打断当前正在执行的服务程序。 这种机制适合于那些对实时性和响应速度有严格区分的应用场合,例如控制系统中某些紧急事件需要立即得到处理而其他较次要的任务则稍后再考虑的情况。 #### 循环优先级 为了提高资源利用率并减少因长期等待而导致延迟的可能性,在实际应用中有必要采用动态调整策略来重新分配各中断源之间的相对重要程度。这便是所谓的 **自动循环方式** 和 **特殊循环方式**: - **自动循环方式**: 当某一特定中断源完成一次完整的中断过程之后(即从中断请求发出直至最后返回),它的优先等级会被降低至最低水平;与此同时原本位于其下方的一个或者几个较低层次上的其余成员会逐次提升自己的地位直到占据顶端位置为止[^1]。 - **特殊循环方式**: 用户可以通过软件手段自定义初始阶段各个通道间的先后关系而不是依赖默认设定好的序列来进行操作^。这种方式提供了更大的灵活性使得开发者能够针对具体的业务需求定制最合适的解决方案。 这两种方法特别适用于多任务环境下的设备管理当中去平衡不同种类硬件组件之间的工作负载从而达到整体性能最优的目的比如在一个多媒体播放平台里音频流解码可能要比视频帧渲染更频繁但也更重要因此应该给予更高的即时关注度然而随着时间推移如果发现后者累积了大量的未决事项那么适时切换两者角色就显得尤为重要了. ```python def interrupt_priority_rotation(current_interrupt, total_interrupts=8): """ Simulates the priority rotation mechanism of an interrupt controller. Args: current_interrupt (int): The index of the currently handled interrupt source. total_interrupts (int): Total number of interrupts supported by the system. Returns: int: Next highest-priority interrupt after processing `current_interrupt`. """ next_interrupt = (current_interrupt + 1) % total_interrupts return next_interrupt # Example usage demonstrating how priorities rotate dynamically during runtime if __name__ == "__main__": initial_interrupt = 0 rotations = [] for _ in range(10): # Perform ten rounds of simulation rotations.append(initial_interrupt) initial_interrupt = interrupt_priority_rotation(initial_interrupt) print(rotations) ``` 上述代码片段展示了如何模拟基于轮询算法实现简单的优先级旋转逻辑以便更好地理解这一概念的实际运作流程。
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