HRTOS 学习模块

中断基础(Interrupt Basics)

中断是RTOS中最底层的异步执行入口机制,用于将外部/内部事件转换为系统可调度行为。

Interrupt Real-Time Core Deterministic Response

一、中断本质

中断用于打断当前执行流,并跳转到ISR处理事件。 本质是:异步事件 → 同步执行路径。

在嵌入式系统中,中断替代轮询机制,使系统具备实时响应能力并降低CPU浪费。

二、中断在RTOS中的作用

中断 → 唤醒任务 → 更新就绪队列 → 触发调度 → 可能发生上下文切换

中断本身不执行任务,但会改变系统状态并触发调度行为。

三、中断执行流程

1. 事件发生 2. 中断触发 3. 保存上下文(PC/SP/寄存器) 4. 跳转ISR 5. 处理事件 6. 清除中断标志 7. 恢复上下文 8. 返回或触发调度

四、中断核心结构

中断源

外设 / 定时器 / 软件事件

中断控制器

优先级管理与分发

向量表

中断入口映射

ISR

实际执行处理逻辑(需短路径)

五、上下文保存

中断发生时必须保存执行现场,否则任务无法恢复。

保存内容: - PC - SP - 通用寄存器 - 状态寄存器 - 可选FPU 保存越多,延迟越大。

六、中断与调度

中断可能触发调度,但不直接执行任务。

中断 → 状态变化 → 就绪队列更新 → 调度器 → 任务切换

七、优先级与嵌套

优先级

决定中断抢占关系

嵌套

允许高优先级中断打断低优先级

八、实时性影响

中断延迟是RTOS关键指标,决定系统响应能力上限。

约束: 中断延迟 ≤ 上界 ISR执行时间 ≤ 可控范围

九、本质总结

中断是RTOS时间模型入口,用于将外部事件转换为可调度系统行为。

中断 = 事件触发 + 状态变化 + 调度入口 核心作用: - 异步转同步 - 触发系统调度 - 构建实时性基础

系统关联路径

RTOS执行链:事件 → 中断 → 调度 → 切换 → 执行