harmony 鸿蒙中断及异常处理

2022-08-09
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中断及异常处理

基本概念

中断是指出现需要时，CPU暂停执行当前程序，转而执行新程序的过程。即在程序运行过程中，出现了一个必须由CPU立即处理的事务，此时CPU暂时中止当前程序的执行转而处理这个事务，这个过程就叫做中断。通过中断机制，可以使CPU避免把大量时间耗费在等待、查询外设状态的操作上，大大提高系统实时性以及执行效率。

目前的中断支持有

中断初始化
中断创建
开/关中断
恢复中断
删除中断

异常处理是操作系统对运行期间发生的异常情况（芯片硬件异常）进行处理的一系列动作，例如虚拟内存缺页异常、打印异常发生时函数的调用栈信息、CPU现场信息、任务的堆栈情况等。

运行机制

外设可以在没有CPU介入的情况下完成一定的工作，但某些情况下也需要CPU为其执行一定的工作。通过中断机制，在外设不需要CPU介入时，CPU可以执行其它任务，而当外设需要CPU时，产生一个中断信号，该信号连接至中断控制器。

中断控制器一方面接收其它外设中断引脚的输入，另一方面会发出中断信号给CPU。可以通过对中断控制器编程来打开和关闭中断源、设置中断源的优先级和触发方式。常用的中断控制器有VIC（Vector Interrupt Controller）和GIC（General Interrupt Controller）。在ARM Cortex-A7中使用的中断控制器是GIC。

CPU收到中断控制器发送的中断信号后，中断当前任务来响应中断请求。

异常指可以打断CPU正常运行流程的一些事情，如未定义指令异常、试图修改只读的数据异常、不对齐的地址访问异常等。当异常发生时，CPU暂停当前的程序，先处理异常事件，然后再继续执行被异常打断的程序。

以ARMv7-a架构为例，中断和异常处理的入口为中断向量表，中断向量表包含各个中断和异常处理的入口函数。

图1 中断向量表

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开发指导

接口说明

异常处理为内部机制，不对外提供接口，中断模块提供对外接口如下：

创建删除中断

接口名	接口描述
LOS_HwiCreate	中断创建，注册中断号、中断触发模式、中断优先级、中断处理程序。中断被触发时，会调用该中断处理程序
LOS_HwiDelete	根据所提供的中断号删除中断

开/关中断

接口名	接口描述
LOS_IntUnlock	打开当前处理器所有中断响应
LOS_IntLock	关闭当前处理器所有中断响应
LOS_IntRestore	与LOS_IntLock配套使用，恢复到使用LOS_IntLock关闭所有中断之前的状态

获取系统中断信息

接口名	接口描述
LOS_GetSystemHwiMaximum	获取系统支持的最大中断数

开发流程

调用中断创建接口LOS_HwiCreate创建中断。
调用LOS_HwiDelete接口删除指定中断，此接口根据实际情况使用，判断是否需要删除中断。

编程实例

本实例实现如下功能：

创建中断。
删除中断。

代码实现如下，演示如何创建中断和删除中断，当指定的中断号HWI_NUM_TEST产生中断时，会调用中断处理函数（该示例代码的测试函数可以加在kernel/liteos_a/testsuites/kernel/src/osTest.c中的TestTaskEntry中进行测试）：

#include "los_hwi.h"
/*中断处理函数*/
STATIC VOID HwiUsrIrq(VOID)
{
    PRINK("in the func HwiUsrIrq \n");
}

static UINT32 Example_Interrupt(VOID)
{
    UINT32 ret;
    HWI_HANDLE_T hwiNum = 7; // 7: 使用的中断号
    HWI_PRIOR_T hwiPrio = 3; // 3: 中断优先级
    HWI_MODE_T mode = 0;
    HWI_ARG_T arg = 0;

    /*创建中断*/
    ret = LOS_HwiCreate(hwiNum, hwiPrio, mode, (HWI_PROC_FUNC)HwiUsrIrq, (HwiIrqParam *)arg);
    if (ret == LOS_OK) {
        PRINK("Hwi create success!\n");
    } else {
        PRINK("Hwi create failed!\n");
        return LOS_NOK;
    }

    /* 延时50个Ticks， 当有硬件中断发生时，会调用函数HwiUsrIrq*/
    LOS_TaskDelay(50);

    /*删除中断*/
    ret = LOS_HwiDelete(hwiNum, (HwiIrqParam *)arg);
    if (ret == LOS_OK) {
        PRINK("Hwi delete success!\n");
    } else {
        PRINK("Hwi delete failed!\n");
        return LOS_NOK;
    }
    return LOS_OK;
}