W tym poście omówiono koncepcję przerwań w mikrokontrolerach, wyjaśniając ich funkcję, rodzaje i powiązane mechanizmy. W tym artykule nauczymy Cię o wektorach przerwań, medium przerwań i procedurze obsługi przerwań (ISR), jako podstawowych elementach systemów sterowanych przerwaniami.
Co to jest przerwanie w mikrokontrolerach?
Przerwanie w mikrokontrolerach to mechanizm, który pozwala procesorowi wstrzymać bieżące wykonywanie i odpowiedzieć na natychmiastowe zadanie. Przerwania są wyzwalane przez zdarzenia zewnętrzne lub wewnętrzne, takie jak przepełnienie timera lub naciśnięcie przycisku. Kiedy nastąpi przerwanie, mikrokontroler wstrzymuje trwające zadanie, wykonuje predefiniowaną procedurę obsługi przerwania (ISR), a następnie wznawia swoje pierwotne zadanie.
Co to jest przerwanie i do czego służy?
Przerwania mają kluczowe znaczenie dla wydajności w czasie rzeczywistym w systemach wbudowanych. Umożliwiają systemowi natychmiastową reakcję na krytyczne zdarzenia bez konieczności ciągłego odpytywania procesora o zmiany stanu. Przerwania mogą być:
- Przerwania zewnętrzne: wyzwalane przez urządzenia sprzętowe, takie jak czujniki lub przyciski.
- Przerwania wewnętrzne: generowane przez moduły wewnętrzne, takie jak timery lub interfejsy komunikacyjne (np. UART).
Na przykład w systemie opartym na czujnikach można zastosować przerwanie zewnętrzne do natychmiastowego przetwarzania danych z czujnika za każdym razem, gdy wystąpi określone zdarzenie.
Co to jest wektor przerwania?
Wektor przerwania to miejsce w pamięci, w którym przechowywany jest adres procedury obsługi przerwania (ISR) powiązanej z określonym przerwaniem. Kiedy nastąpi przerwanie, mikrokontroler przeskakuje do adresu zapisanego w wektorze przerwania, aby wykonać odpowiedni ISR. Każde źródło przerwań ma unikalny wektor, dzięki czemu mikrokontroler może efektywnie obsługiwać wiele przerwań.
Co to jest medium przerwania?
Medium przerwań odnosi się do systemu priorytetów używanego do zarządzania wieloma przerwaniami. W wielu systemach przerwaniom przypisuje się różne poziomy priorytetów. Gdy jednocześnie wyzwalanych jest wiele przerwań, mikrokontroler wykorzystuje medium przerwań do określenia, które przerwanie powinno zostać obsłużone jako pierwsze. Przerwania o wyższym priorytecie są obsługiwane natychmiast, natomiast przerwania o niższym priorytecie mogą zostać opóźnione do czasu zakończenia zadania o wyższym priorytecie.
Co to jest procedura obsługi przerwań?
Procedura obsługi przerwań (ISR) to specjalna funkcja, która jest wykonywana w przypadku wystąpienia przerwania. Zawiera kod potrzebny do obsługi konkretnego zdarzenia, które wyzwoliło przerwanie. ISR wykonuje szybkie zadania, takie jak odczyt danych z czujnika lub resetowanie timera, zanim przekaże kontrolę z powrotem do programu głównego. Wydajność ISR jest krytyczna, ponieważ musi on szybko wykonać swoje zadanie, aby uniknąć opóźnień w realizacji głównego programu.
Mamy nadzieję, że to wyjaśnienie pomoże Ci lepiej zrozumieć rolę przerwań w mikrokontrolerach. Przerwania odgrywają istotną rolę w systemach czasu rzeczywistego, zapewniając szybką realizację pilnych zadań przy jednoczesnym zachowaniu ogólnego przepływu wykonywania.
