软硬件易混概念（一）中断

一、基本概念【针对硬件中断=中断】

1、程序可控，而中断不可控。

中断何时运行，在哪里运行，无法控制。

2、中断函数

既没有形参，又不可能返回参数。就是因为直接和硬件接触，也不可能给硬件返回参数，也不可能传递一个什么参数。

3、中断向量表：

处理器能处理的所有中断提前定义好函数，
中断的所有运行地址，提前定义好，形成一张表格。

3.1、向量：

①up：向量，有大小和方向，向量是中断函数的入口地址。【不理解什么是大小，什么是方向】
②这个向量，不能理解为物理学中的向量，而应理解为数学中的向量：中学物理或工程上常说有大小有方向的量就叫矢量，其实这只是形象化的说法，不够严格，这和数学上的定义是有区别的。
③线性代数中，方向性怎么定义？
单纯的向量空间里没有方向。定义方向性需要内积。定义了内积的线性空间叫做欧几里得空间。 {R}^n 就是一个欧几里得空间。有了内积，就可以定义夹角cos⁡⟨a,b⟩，因此就有了方向性。
④其他观点：我个人的观点是矢量和直角坐标本质上是分离的，直角坐标对于矢量来说只是一种数学上的刻画罢了，类似的刻画还有像极坐标，球面坐标这样的。
参考：https://www.zhihu.com/question/267731204

4、中断分类

（1）中断源角度分类：

硬件中断=中断：

• 内部硬件中断：内部模块产生的，定时器之类的。

  • 不可屏蔽
  • 定时中断：可预见的。
  • 内部硬件中断，包括定时中断，=软中断？

• 外部硬件中断(硬中断/随机中断)：引脚电平的变化引起的中断，比如GPIO，串口，USB等。

  • 随机中断：随机的，无法事先预见发生时间。
  • 分类：
    • 可屏蔽：
    • 中断控制器：

软件中断=异常=软件触发的中断：

• 缺页等由软件产生的错误
• 故障fault，陷阱trap，终止abort
• 系统调用，属于软件中断：
  • 调用操作系统接口，退出用户态，进入内核执行。
  • 主动做的。

软中断vs软件中断
软中断(softIRQ)=中断下半部机制。ISR运行时间不易过长，linux将中断中的一部分逻辑推后执行，这就是softIRQ，它完全由软件实现；

由于ISR运行时间不易过长，且不能睡眠，linux将中断中的一部分逻辑推后执行，于是诞生了软中断机制。实际上出现在内核代码中的术语“软中断（softirq）”常常表示可延迟函数的所有种类，即tasklet、softirq、work queue都可以统称为“软中断”，为了不产生混淆，我们使用更加广泛的统称：中断下(底)半部。

软件中断(Software Interrupt)，从软件中断指令而来。在32位x86中，为了实现linux用户态到内核态的切换，linux使用软中断指令“int 0x80”来触发异常，切换CPU特权级，实现系统调用。

参考图：【和我的分类不完全一样】

（2）ARM处理器处理角度，一般分类：

正常中断请求：
快速中断请求：有的ARM处理器支持，有的不支持。

5、中断案例（51单片机）

抽象层无法理解/有争议/说不清时，要转到具体的实际案例中，直观看到实际手册，则会一目了然！

参考：
https://www.bilibili.com/video/BV1ht4y1m794

二、中断过程

上半部分&下半部分

Linux中断的相关内容，一定会看到这样的描述：中断处理分为上半部分和下半部分。
上半部分不能消耗太多的时间，主要处理与硬件相关的重要工作；其他不重要的工作，都放在下半部分去做。

例如：如果使用工作队列来实现下半部分的工作，只需要2步动作：

//1. 定义处理函数
static struct work_struct mywork;
static void mywork_handler(struct work_struct *work)
{
    printk("This is myword_handler...\n");
}
//2. 在中断处理函数中，注册函数
INIT_WORK(&mywork, mywork_handler);                                                         
schedule_work(&mywork);

1、中断需要BootLoader引导

中断向量表的拷贝是嵌入式程序启动时要做的一件事：
程序每次上电，都需要BootLoader引导，即把中断向量表拷贝到RAM中。一断电就没有了，所以每次上电都需要BootLoader引导。

2、中断发生时，地址如何处理：栈+PC

（1）首先要把当前地址压栈记录，
（2）然后，处理器会把中断地址从中断向量表中读出来，放到PC中。程序计数器PC，可记录当前执行的指令地址。

3、出错情况：

（1）跑飞：①使能中断后，需要写中断函数定义，如果没写，相应地址找不到函数，程序就会跑飞。②中断中有一个比较长的延时函数，也会造成程序的跑飞。【头脑一片空白，不知道该干啥】
（2）回不去：中断完成后，没有把状态量给清除【把PC的当前中断地址清除后，PC会自动去栈顶取出最近的原地址。不清除当前PC的中断地址，也就导致PC没有办法自动取原地址】，就会永远在中断函数中循环，回不到原地址去了。

参考：
https://www.bilibili.com/video/BV1zJ411X7v1 【这个视频是嵌入式小姐姐讲的，主要讲硬件中断=中断，但在后台开发中也有软件中断=异常。】
https://www.bilibili.com/video/BV1qd4y137qY
https://www.cnblogs.com/sewain/p/15704361.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/360683396

https://blog.csdn.net/weixin_42240667/article/details/105071373
https://www.bilibili.com/video/BV1ht4y1m794 【这个视频是嵌入式入门的一系列教程。讲中断这节时，依据51单片机的手册，有线路图，直观好理解】