基于有窮狀態(tài)自動機(jī)的嵌入式中斷機(jī)制研究.pdf

1、中斷是整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。它對輸入輸出處理、多道程序和分時操作、人機(jī)聯(lián)系的實(shí)時處理、事故處理、程序的監(jiān)視和跟蹤以及多處理機(jī)系統(tǒng)中各機(jī)的聯(lián)系等方面都起著重要的作用［1］。嵌入式系統(tǒng)可以沒有操作系統(tǒng)支持，但對中斷的處理無處不在。在嵌入式系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，往往需要進(jìn)行大量的中斷處理，需要面對大量的外部中斷源發(fā)出的中斷信號，這些中斷信號在很多情況下是無序的，而各個任務(wù)的完成，需要一系列中斷信號組成的有序的中斷序列。我們將這種情

2、況稱為復(fù)雜中斷?，F(xiàn)有的中斷機(jī)制已經(jīng)難以應(yīng)付這種復(fù)雜的中斷。因此，一個高效、穩(wěn)定的中斷處理機(jī)制，一個能有效地應(yīng)對無序、復(fù)雜的中斷請求的中斷處理機(jī)制，無疑將為嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供很大的靈活性，提高了嵌入式系統(tǒng)的工作效率。
　　本文針對在嵌入式系統(tǒng)中如何將收到的無序的中斷信號進(jìn)行合理的調(diào)度和有序的處理展開研究。主要分析了傳統(tǒng)的單片機(jī)和外部中斷控制器的中斷處理方式，研究了Linux操作系統(tǒng)中對于中斷的處理機(jī)制，最后針對在不支持多任務(wù)

3、操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)中如何使多個任務(wù)能夠得到有序的執(zhí)行，而不受無序的中斷信號的干擾，提出一種基于有窮狀態(tài)自動機(jī)的中斷處理機(jī)制，該機(jī)制采用了兩段式的方式來盡量獲取中斷信號，再將獲取的中斷信號按照有窮自動機(jī)的工作原理進(jìn)行序列化調(diào)度，以應(yīng)對無序的復(fù)雜中斷請求帶來的麻煩。
　　第二章主要探討研究目前沒有操作系統(tǒng)支持的嵌入式系統(tǒng)中的中斷處理機(jī)制。目前在沒有操作系統(tǒng)支持的嵌入式系統(tǒng)中的中斷處理僅僅依靠處理器的處理能力或中斷控制器的處理能力來完

4、成任務(wù)。當(dāng)面對復(fù)雜中斷時，系統(tǒng)很容易陷入邏輯混亂，造成系統(tǒng)無法正確工作甚至系統(tǒng)崩潰。同時也對設(shè)計(jì)人員的工作造成很大困擾。
　　第三章主要研究Linux的中斷處理方式。包括中斷系統(tǒng)初始化過程、中斷和異常的硬件處理、中斷處理過程和Linux的軟中斷機(jī)制。分析了部分在Linux中對中斷處理的實(shí)現(xiàn)代碼。
　　第四章提出了一種新型的基于有窮狀態(tài)自動機(jī)的中斷機(jī)制，主要應(yīng)用于無操作系統(tǒng)支持的嵌入式系統(tǒng)中。該中斷機(jī)制引入自動機(jī)工作原理，使無