[讨论]关于单片机如何在处理多个中断保持实时性

mingjin27

[讨论]关于单片机如何在处理多个中断保持实时性 [复制链接]

问题：当51单片机系统中，中断嵌套只有两层，高低优先级之分。如果我们有一个5ms的中断(来自外部的定时)，还有串口，SPI等等
当中断数目有两个以上的时候(包括两个) 单片机处理多个中断肯定存在不实时，也许会漏去5ms速度很快的中断(单片机处理低优先级的中断时候，恰好来了5ms的中断)

所以向大家请教一下 如果规划或安排一个单片机的程序设计结构 以及中断服务程序的编写(要求)

欢迎大家讨论！

piaofu

尽量减少中断内部执行的语句，最好只有1、2条语句，然后赶紧出中断。这是确保中断实时的软件处理方法。
比如，串口中断中，只将FIFO中的数据取出，放到一个统一的buffer，然后立即出中断，这样其实只有一条实际操作语句。至于如何处理buffer的数据，可以在定时器或者在最后的while(1)中处理。
SPI中断也一样。

chenjing1986

楼上说的好

但是有些关键场合，必须关闭中断，执行完才能开，否则时序被打乱，得不到正确的结果的。

guo_shuqin

1楼： 将buffer中的数据放到定时器里？什么意思

其实就是有些时候必须要在来临中断的时候做些SPI或者串口操作怎么办呢？难道就得在ISR中写这么多程序？

wbf721

1楼说的好，尽量减少ISR程序的长度。只是保证实时性的关键。
不要在中断服务程序中处理数据。在中断服务程序中只进行关键性的操作。

xief0925

只能说尽量不要在中断里面处理实时性不强的数据，但是像通讯数据，无线模块接收的数据就没办法回避了

bobo_cuckoo

继续请教

如果我要在INT来临后 固定做一些操作 如存储数据 且判断；使用SPI操作等等

自然会想到在INT外面做 但是INT结束后又会返回现场 现场所做的操作又是时间不确定的 那么应该放到什么地方呢？

我不知道怎么处理 只好写在ISR中了

xyz_123

引用 3 楼 dengyixinos 的回复:
1楼： 将buffer中的数据放到定时器里？什么意思

其实就是有些时候必须要在来临中断的时候做些SPI或者串口操作怎么办呢？难道就得在ISR中写这么多程序？

不是说将buffer中的数据放到定时器里，而是说，在中断里面取了数据放到buffer中，不立即处理，直接退出中断。在定时器里每隔一个时间段（比如1ms)就处理一次buffer的数据（buffer肯定是全局的数组）。有点类似操作系统的“时间片”一样。

huangnian

你说的很有道理 很像我们版上的那篇文章“中断驱动多任务” 虽然损失了些程序效率 但是思路很不错！

其实当返回现场的时候 中断要做的后续工作也需要速度快 否则连续来了两个中断前后的数据就冲突了

有三个问题向大家请教:

1. 如果使用1ms的定时器中断来依次查询事件 那么定时器中断的优先级应该高还是低？(我认为应该低，让其他所有的中断级别都为高 这样如果两个中断同时发生时不会影响到外部事件的触发)

2. 如果查询到某些任务需要去完成 我想应该停止定时器中断 不能完全按照时间片去完成 所以我觉得定时器的tick不能太快了

3. 由于外部事件的处理不能漏去任何一个中断(UART和SPI) 所以请问下如果三个中断中的任何两个在同一个延上同时触发(UART 和SPI UART和定时器) 单片机实际中是否会漏收掉中断吗？(UART和定时器 可能会因为优先级而排序  那UART
和SPI同优先级 当然会按照硬件中断的顺序来执行 那么单片机处理完UART后还会相应SPI的吗？)

小弟用多个中断的经验不是很足 希望大家指导指导

谢谢

dense2007

引用 6 楼 dengyixinos 的回复:
继续请教

如果我要在INT来临后 固定做一些操作 如存储数据 且判断；使用SPI操作等等

自然会想到在INT外面做 但是INT结束后又会返回现场 现场所做的操作又是时间不确定的 那么应该放到什么地方呢？

我不知道怎么处理 只好写在ISR中了

以SPI读数据为例：
main里面一般有个while(1)，你所希望的对从SPI读到的数据的操作（运算呀，存储呀等等随便）都放到这个while里面，设个变量，以0和1表示是否开始，或者以0，1，2....表示进行到第几步了（比如希望读10个字节，那8就表示读到第8个了）。

在中断里，读到数据，就取出数据放到buffer，然后将对应的标志位设置一下，就退出中断。

在进中断前，系统都是在while(1)里面，所以，出来后，还是在这里面循环，最多循环一次就能对刚才的数据进行处理。

最差的情况是：刚做完n次的数据处理，就又发生了SPI中断，取到了数据，退出中断，返回while，继续原来的循环。要将后续的语句全执行完，才能再次进行数据处理，这次是n+1了。也就是说，数据处理有延时，这个需要评估。

gueichun

引用 9 楼 shuiyan 的回复:
引用 6 楼 dengyixinos 的回复:
继续请教

如果我要在INT来临后 固定做一些操作 如存储数据 且判断；使用SPI操作等等

自然会想到在INT外面做 但是INT结束后又会返回现场 现场所做的操作又是时间不确定的 那么应该放到什么地方呢？

我不知道怎么处理 只好写在ISR中了

以SPI读数据为例：
main里面一般有个while(1)，你所希望的对从SPI读到的数据的操作（运算呀，存储呀等等随便）都放到这个while里面，设个变量…

这种状态机的设计模式确实不错 需要评估好收到几个字节开始处理

但是对于其他中断UART EX_INT 主程序中都在这查询语句是否会对程序的效率有影响？
(呵呵SPI的数据还需要编码 虽然是查表 但是影响时间)

谢谢shuiyan

请你看看我8楼的帖 呵呵……

monica150373637

1. 如果使用1ms的定时器中断来依次查询事件 那么定时器中断的优先级应该高还是低？(我认为应该低，让其他所有的中断级别都为高 这样如果两个中断同时发生时不会影响到外部事件的触发)

-->定时器优先级放低，确保不会丢掉任何中断。


2. 如果查询到某些任务需要去完成 我想应该停止定时器中断 不能完全按照时间片去完成 所以我觉得定时器的tick不能太快了

-->事实上，定时器tick应该尽量快，这样才能尽量减少两次事件处理间的间隔，也就等于提升了非中断事件的执行效率了。



3. 由于外部事件的处理不能漏去任何一个中断(UART和SPI) 所以请问下如果三个中断中的任何两个在同一个延上同时触发(UART 和SPI UART和定时器) 单片机实际中是否会漏收掉中断吗？(UART和定时器 可能会因为优先级而排序  那UART
和SPI同优先级 当然会按照硬件中断的顺序来执行 那么单片机处理完UART后还会相应SPI的吗？)

-->只要程序中enable了相应的中断，那么就一定能响应。同样等级下，完成前一个中断退出后，就会自动再次响应后一个中断。不会丢。

arvinchang

引用 11 楼 shuiyan 的回复:
1. 如果使用1ms的定时器中断来依次查询事件 那么定时器中断的优先级应该高还是低？(我认为应该低，让其他所有的中断级别都为高 这样如果两个中断同时发生时不会影响到外部事件的触发)

-->定时器优先级放低，确保不会丢掉任何中断。


2. 如果查询到某些任务需要去完成 我想应该停止定时器中断 不能完全按照时间片去完成 所以我觉得定时器的tick不能太快了

-->事实上，定时器tick应该尽量快，这样才能尽量减少两次事件…

ls 非常感谢你！

定时器查询事件的标志位 分别进行任务的响应 主程序对中断进行状态机的响应  我没有说错吧？

不过 单片机进行任务响应的时候 定时器还是做1ms的中断吗？是否动态改变时间？

我的理解是
1. 定时器还是做1ms的中断 使得其他任务能够实时响应

2. 我认为动态改变为一个固定的时间的好处 可以让此任务快速完成(反复地出入栈 比较占用CPU时间) 这个得需要按实际情况变化

谢谢shuiyan！

jjt000440949

补充一下：

中断响应程序（ISR）可以理解为预处理中断，它干的第一件事情就是清中断，至于是不是

关中断-》ISR-》开中断，就看你的具体设备应用了。

中断处理程序(IST)可以理解为真正处理中断数据，他一般实现为一个线程(windows CE 下)或

任务(VxWorks or Ucos/II 下)，属于逻辑上的用户态的东西。

当然如果你觉得你中断处理很简单，只需要在ISR中处理完就行了。不过尽量不要这么做，就是为了满足

该死的可预见的中断响应时间！

KESKY

学习l

trudy

引用 12 楼 dengyixinos 的回复:
引用 11 楼 shuiyan 的回复:
1. 如果使用1ms的定时器中断来依次查询事件 那么定时器中断的优先级应该高还是低？(我认为应该低，让其他所有的中断级别都为高 这样如果两个中断同时发生时不会影响到外部事件的触发)

-->定时器优先级放低，确保不会丢掉任何中断。


2. 如果查询到某些任务需要去完成 我想应该停止定时器中断 不能完全按照时间片去完成 所以我觉得定时器的tick不能太快了

-->事实上，定时器tick应该尽量…

定时器是否设为1ms，是需要根据具体项目的运行情况来调整的。经过大量测试没有丢数据、丢中断、响应延迟、处理延迟的情况，那么这个Tick其实是尽量大一点好，毕竟cpu进定时器中断也是有消耗的，即使判断了一圈不需要做某些处理，这些判断还是要耗指令时间的。

以前做的项目从来没有在这样的需求下动态改变定时器时间的，如果没有找出明确的需求点，最好不要来回改动。当然这只是感觉，毕竟很久没做了，没法立即给出什么理由。欢迎讨论。