1. Impostazione del timer hardware:
* Inizializzazione: Il timer viene inizializzato con un valore specifico (conteggio) che rappresenta l'intervallo di tempo desiderato. Ciò potrebbe comportare l'impostazione dei registri all'interno dell'hardware del timer. Il timer necessita anche della sua modalità configurata (ad es. One-shot per un singolo trigger, periodico per interruzioni ripetute).
* Fonte dell'orologio: Il timer è collegato a una sorgente di clock (ad esempio un orologio di sistema). Questo orologio incrementa il contatore del timer.
2. Timer Interrupt Generation:
* contatore che raggiunge zero: Poiché l'orologio incrementa il contatore del timer, alla fine raggiunge zero (o un conteggio terminale specificato). Questo evento innesca un segnale di interruzione hardware.
* Interrupt Request (IRQ): Il timer hardware invia una richiesta di interruzione (IRQ) al processore. Questa richiesta segnala che un evento necessita di attenzione immediata.
3. Gestione interrupt da parte della CPU:
* Interrupt Ringrazia: La CPU riconosce l'interrupt, sospendendo la sua esecuzione attuale. La priorità dell'interrupt del timer determina se viene gestito immediatamente o dopo interruzioni a priorità superiore.
* Contesto di salvataggio: La CPU salva lo stato del programma attuale (registri, contatore del programma, ecc.) In uno stack. Questo è fondamentale per riprendere l'esecuzione in seguito.
* Tabella vettoriale di interruzione: La CPU consulta la tabella vettoriale di interruzione per individuare l'indirizzo di memoria della routine di servizio di interruzione (ISR) associato all'interrupt del timer.
* Salta su ISR: La CPU salta nella posizione di memoria dell'interrupt ISR del timer.
4. Esecuzione ISR (Interrupt Service Routine):
* Codice ISR: Questo è il pezzo di codice specifico progettato per gestire l'interrupt del timer. I suoi compiti potrebbero includere:
* Aggiornamento di un contatore: Tenendo traccia del tempo trascorso.
* Attivazione di un'output: Controllo di un LED o altro periferico.
* Attività di pianificazione: Eseguire altre funzioni del programma a intervalli specifici.
* Dati del sensore di lettura: Dati di campionamento dai sensori a intervalli regolari.
* Comunicazione: Invio/ricezione di dati su una rete o una porta seriale.
* Mantenendolo breve: Gli ISR dovrebbero essere mantenuti il più breve possibile per ridurre al minimo il tempo che il programma principale viene interrotto. Le attività di lunga durata devono essere scaricate nel programma principale dopo che l'ISR imposta un flag o aggiorna una struttura di dati condivisa.
5. Tornando dall'interrupt:
* Contesto di ripristino: L'ISR ripristina lo stato della CPU che è stato salvato in precedenza (registri, contatore del programma, ecc.).
* Torna dall'interrupt (IRET o RTI): Un'istruzione speciale (IRET o RTI, a seconda dell'architettura) viene eseguita per restituire il controllo al programma principale. La CPU riprende l'esecuzione da dove si era interrotta prima dell'interrupt.
Esempio (codice concettuale C-like):
`` `c
// timer isr
void timer_isr () {
statico senza segno int counter =0; // contatore per il tempo di monitoraggio
contatore ++;
if (counter ==1000) {// Controlla se si sono verificati interruzioni del timer 1000
contatore =0;
// Esegui alcune azioni, ad esempio, attiva un LED
toggle_led ();
}
}
`` `
Considerazioni importanti:
* Latenza di interruzione: Il tempo impiegato tra la richiesta di interruzione e l'inizio dell'ISR è la latenza di interruzione. È fondamentale mantenerlo basso per le applicazioni in tempo reale.
* Priorità di interruzione: Si possono verificarsi più interrupt contemporaneamente. La CPU gestisce questi in base alle loro priorità assegnate.
* rientranza: Gli ISR devono essere rientranti; Significa che possono essere nuovamente interrotti prima di completare la loro esecuzione senza causare la corruzione dei dati.
* Risorse condivise: Sono necessari accurati meccanismi di sincronizzazione (ad es. Semafori, Mutex) se l'ISR accede alle risorse condivise utilizzate anche dal programma principale.
Questo processo si applica a una vasta gamma di microcontrollori e sistemi integrati. I dettagli specifici (nomi di registro, istruzioni) varieranno in base all'architettura hardware.
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