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中断模型(Interrupt Model)

描述 HRTOS 如何接收中断请求、执行 ISR,并在中断结束后恢复或切换任务。

系统架构 中断模型 实时系统

概述

中断模型用于处理异步事件,定义系统如何响应外部输入并保持实时性。

事件通常来自定时器、GPIO、串口等外设,中断控制器按优先级仲裁并触发 ISR。

  • 保证实时响应能力
  • 维持系统执行确定性
  • 支持中断嵌套与优先级抢占
  • 与调度系统协同运行

工作原理

  1. 外设产生中断请求
  2. CPU 接收并进行优先级仲裁
  3. 保存上下文并进入 ISR
  4. 执行中断处理逻辑
  5. 退出 ISR 并触发调度判断

ISR 执行结束后由调度器决定恢复当前任务或切换到更高优先级任务。

关键结构

中断模型由中断源、入口、ISR、内核通知与退出机制组成。

Interrupt Source // 外设触发中断
Interrupt Entry // CPU进入ISR
ISR Handler // 中断处理逻辑
Kernel Notify // 通知内核更新状态
Interrupt Exit // 恢复或切换任务

各模块职责清晰,构成完整中断处理链路。

运行流程

外部事件 → 中断请求 → 优先级仲裁 → ISR执行 → 调度判断 → 任务恢复/切换

扩展说明

  • 中断嵌套:高优先级可抢占低优先级 ISR
  • 优先级控制:保证关键事件优先执行
  • 软中断:支持软件触发异步事件
  • 延迟处理:降低 ISR 执行负载

这些机制用于在实时性与系统开销之间取得平衡。