通过API使用中断下半部 - 基于μC/OS-II的中断下半部设计方案

2.4 通过API使用中断下半部

　　本设计的中断下半部提供了以下API，供开发者使用这种机制：

　　这个调用将使当前任务阻塞并立即切换到中断下半部执行softirq的系统调用。开发者可能希望在开启中断并且禁止任务调度的情况下执行某个任务(利用softirq，这很容易做到)，并且对实时响应外部中断无任何影响。这个调用实现的功能类似于模拟一个中断的发生。

　　以上API接口均经过良好的设计，功能定义明确，实现代码短小精悍，所有带返回值的函数在遇到参数错误的情况下，能返回相应的错误信息以有利于开发者调试。

　　3 测试中断下半部对实时性的贡献

　　3.1 测试平台及测试方法说明

　　测试采用三星公司基于ARM7核的S3C44BOX处理器，其工作在66 MHz的频率。μC/OS—II版本号为2.85。用处理器内部的定时器在调试环境下进行时间测试，因为调试环境下可以通过设置断点，快速、准确地查看定时器的当前值。

　　测试方法：使用中断下半部对一个中断服务的典型应用进行修改，分别测试修改前和修改后的中断响应中关闭中断的时间，并对比关闭中断时间来说明实时性。

　　3.2 测试中断下半部屏蔽中断的时间

　　主要函数屏蔽中断的时间如表1所列。

　　从表1可以看出，在中断下半部入口函数OSIntExit()中所增加的代码给内核增加了约6.2μs的关中断时间，中断下半部管理函数OSDoSirq()给内核增加了约3.5μs的关中断时间，中断下半部出口函数OSSirqExit()屏蔽中断的时间约为4.4μs。经过计算，一次完整的中断下半部处理增加了约14.1μs的关中断时间。

　　3.3 测试中断下半部缩短中断关闭的时间

　　Uart_Printf()为常用的串口打印函数，其常用于满足特定条件时通过串口打印信息。很多开发者喜欢在中断服务程序中使用它，所以，仅仅包含一句Uart_Printf()的中断服务程序，可以被认为是一个普遍而简单的应用。下面给出针对只包含一句Uart_Printf()的中断服务程序进行测试的结果。

　　中断上半部除设置中断相关寄存器指令外，仅包含一条Uart_Printf(“real-time test\n”)，其通过串口发送一串字符。通过S3C44BOX内部定时器测试得到，CPU从中断触发到回到任务空间继续执行所花的时间为970μs，在这段时间内所有中断都被屏蔽。

　　若在中断服务程序中使用OSRegSirq()注册softirq，将Uart_Printf(“real—time test\n”)转移到中断的下半部执行，这时从中断发生到回到任务空间继续执行所花的时间为990 μs。总的运行时间虽然增加了20μs;但在此过程中，中断仅仅被屏蔽了30.6μs，剩下的959.4μs时间里，所有的中断屏蔽都被开启。可见，将一句简单的Uart_Printf(“real—time test\n”)移到中断下半部执行就能够节省939.4μs的中断屏蔽时间。

　　3.4 测试结果分析

　　通过以上的测试结果可以看出：中断下半部为μC/0S-II内核带来的负担极小，一次完整的中断上/下半部处理时间延长了约20μs，而关中断时间增加了约14.1μs;通过测试一个简单而普遍的中断服务应用，并采用中断下半部实现，缩短了中断关闭时间约939.4μs，这相当于94.9%的中断响应的总耗时。如果粗略地以中断屏蔽时间来衡量系统的实时性，这个测试中，使用中断下半部将实时性提高了约32倍。若对更加复杂的中断服务程序使用这种机制来进行设计，则实时性的提高将更为显著。因此，采用中断下半部将极大地缩短中断服务处理中屏蔽中断的时间，这对于实时系统的意义不言而喻。

　　结 语

　　本设计实现了基于μC/OS-II的中断下半部。这种机制的实现充分利用了μC/0S—II的现有资源，代码简洁而高效，且与平台相关性代码极少，方便移植。一组功能定义明确的API极大地方便了开发者使用这种机制。通过在ARM7处理器上的测试表明，这种机制极大地改良了原μC/OS—II内核简陋的中断处理方式，给μC/OS—II内核带来的负担极小，却能为使用μC/OS—II的开发者带来极大的益处，对于嵌入式系统整体实时性的提高具有重要意义。