2023-08-29 04:56:15 -04:00
中断分配
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:link_to_translation:`en:[English]`
概述
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.. only :: esp32 or esp32s3
{IDF_TARGET_NAME} 有两个核，每个核有 32 个中断。每个中断都有一个确定的优先级别，大多数中断（但不是全部）都连接到中断矩阵。
.. only :: esp32s2
{IDF_TARGET_NAME} 有一个核，
.. only :: esp32c2 or esp32c3
{IDF_TARGET_NAME} 有一个核，
.. only :: esp32c6 or esp32h2
{IDF_TARGET_NAME} 有一个核， **{IDF_TARGET_NAME} 技术参考手册** [`PDF <{IDF_TARGET_TRM_CN_URL}#riscvcpu> `__ ]。
2024-01-03 06:04:31 -05:00
.. only :: esp32p4
{IDF_TARGET_NAME} 有两个核，每个核有 32 个外部异步中断。每个中断的优先级别都可独立地通过编程设置。此外，每个核还有 3 个核心本地中断源 (CLINT)。详细信息请参见 **{IDF_TARGET_NAME} 技术参考手册** [`PDF <{IDF_TARGET_TRM_CN_URL}#riscvcpu> `__ ]。
2024-05-30 04:39:07 -04:00
.. only :: esp32c5
{IDF_TARGET_NAME} 有一个核， **{IDF_TARGET_NAME} 技术参考手册** > **高性能处理器** [`PDF <{IDF_TARGET_TRM_CN_URL}#riscvcpu> `__ ]。
2023-08-29 04:56:15 -04:00
由于中断源数量多于中断，有时多个驱动程序可以共用一个中断。:cpp:func: `esp_intr_alloc` 抽象隐藏了这些实现细节。
驱动程序可以通过调用 :cpp:func: `esp_intr_alloc` ，或 :cpp:func: `esp_intr_alloc_intrstatus` 为某个外设分配中断。通过向此函数传递 flag， ， ， ，
中断分配器提供两种不同的中断类型：共享中断和非共享中断，这两种中断需要不同处理方式。非共享中断在每次调用 :cpp:func: `esp_intr_alloc` 时，都会分配一个单独的中断，该中断仅用于与其相连的外设，只调用一个 ISR。共享中断则可以由多个外设触发， ， ，
非共享中断可由电平或边缘触发。共享中断只能由电平触发，因为使用边缘触发可能会错过中断。
要解释为什么共享中断只能由电平触发，以外设 A 和外设 B 共用一个边缘触发中断为例进行说明：当外设 B 触发中断时，会将其中断信号设置为高电平，产生一个从低到高的边缘，进而锁存 CPU 中断位，并触发 ISR。接着， ，
.. only :: esp32 or esp32s3
多核问题
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可以生成中断的外设包括以下两种类型：
- 外部外设，属于 {IDF_TARGET_NAME}，但不属于 Xtensa 核。大多数 {IDF_TARGET_NAME} 外设都属于此类型。
- 内部外设，是 Xtensa CPU 的一部分。
这两种外设的中断处理略有不同。
内部外设中断
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每个 Xtensa CPU 核都有六个内部外设：
- 三个定时器比较器
- 一个性能监视器
- 两个软件中断
内部中断源在 `` esp_intr_alloc.h `` 中定义为 `` ETS_INTERNAL_*_INTR_SOURCE ` ` 。
这些外设只能通过关联的内核进行配置。在生成中断时，它们生成的中断被硬连线到关联的内核上，例如，一个内核的内部定时器比较器不能生成另一个内核上的中断。因此，这些中断源只能通过在特定内核上运行任务来进行管理。内部中断源仍然可用 :cpp:func: `esp_intr_alloc` 正常分配，但不能共用，而且始终具有固定的中断级别（即与外设关联的硬件级别）。
外部外设中断
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2024-03-07 06:12:31 -05:00
其余中断源来自外部外设。
2024-01-03 06:04:31 -05:00
.. only :: esp32p4
多核问题
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2024-03-07 06:12:31 -05:00
每个 {IDF_TARGET_NAME} 内核都同时提供内部中断和外部中断，内部中断由内核自身触发，外部中断由外设触发。但 ESP-IDF 仅使用 {IDF_TARGET_NAME} 上的外部中断。大多数 {IDF_TARGET_NAME} 中断源都属于外部中断。
每个内核的各个外部中断槽都与中断矩阵相连。通过中断矩阵可将任何外部中断源连接到任何中断槽，也可将多个外部中断源映射到同一个中断槽。外部中断源在 `` soc/interrupts.h `` 中定义为 `` ETS_*_INTR_SOURCE ` ` 。
2023-08-29 04:56:15 -04:00
2024-03-07 06:12:31 -05:00
.. only :: SOC_HP_CPU_HAS_MULTIPLE_CORES
2023-08-29 04:56:15 -04:00
- 外部中断会始终被分配到执行该分配的内核上。
- 释放外部中断必须在分配该中断的内核上进行。
- 允许从另一个内核禁用和启用外部中断。
- 多个外部中断源可以通过向 :cpp:func: `esp_intr_alloc` 发送 `` ESP_INTR_FLAG_SHARED `` flag 来共享一个中断槽。
须注意从未关联到内核的任务中调用 :cpp:func: `esp_intr_alloc` 的情况。在任务切换期间，这些任务可能在不同内核之间进行迁移，因此无法确定中断分配到了哪个 CPU， ， :cpp:func: `xTaskCreatePinnedToCore` 来创建中断分配任务，这对于内部中断源而言是必要的。
IRAM-safe 中断处理程序
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`` ESP_INTR_FLAG_IRAM `` flag 注册的中断处理程序始终在 IRAM（
这对于需要保证最小执行延迟的中断来说非常有用，因为 flash 写入和擦除操作可能很慢（擦除可能需要数十毫秒或数百毫秒才能完成）。
如果中断被频繁调用，可以将中断处理程序保留在 IRAM 中，避免 flash cache 丢失。
有关更多详细信息，请参阅 :ref: `SPI flash API 相关文档 <iram-safe-interrupt-handlers>` 。
.. _intr-alloc-shared-interrupts:
多个处理程序共用一个中断源
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如果用 `` ESP_INTR_FLAG_SHARED `` flag 分配所有处理程序，可能将多个处理程序分配给同一个源。这些程序会被分配给与源关联的中断，并在源可用时按顺序调用。处理程序可以单独禁用和释放。如果启用了一个或多个处理程序，则会将源关联到中断（启用），否则会取消关联。禁用的处理程序永远不会被调用，但是只要启用了源的任何一个处理程序，这个源仍然能被触发。
关联到非共享中断的源不支持此功能。
.. only :: not SOC_CPU_HAS_FLEXIBLE_INTC
默认情况下，指定 `` ESP_INTR_FLAG_SHARED `` flag 时，中断分配器仅分配优先级为 1 的中断。可以使用 `` ESP_INTR_FLAG_SHARED | ESP_INTR_FLAG_LOWMED `` 允许分配优先级为 2 和 3 的共享中断。
尽管支持此功能，使用时也必须 **非常小心** 。通常存在两种办法可以阻止中断触发： **禁用源** 或 **屏蔽外设中断状态** 。ESP-IDF 仅处理源本身的启用和禁用，中断源的状态位和屏蔽位须由用户操作。
**状态位须在负责该位的处理程序禁用前屏蔽，也可以在另一个启用的中断中屏蔽和处理该状态位。**
.. note ::
如果不屏蔽状态位而让其处于未处理状态，同时禁用这些状态位的处理程序，就会导致无限次触发中断，引起系统崩溃。
排除中断分配故障
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CPU 中断在大多数 Espressif SoC 上都是有限的资源。因此，一个运行的程序有可能耗尽 CPU 中断，例如初始化多个外设驱动程序的情况。这通常导致驱动程序的初始化函数返回 `` ESP_ERR_NOT_FOUND `` 错误。
这种情况下，可使用 :cpp:func: `esp_intr_dump` 函数打印中断列表及其状态。此函数输出通常如下：
.. code-block ::
CPU 0 interrupt status:
Int Level Type Status
0 1 Level Reserved
1 1 Level Reserved
2 1 Level Used: RTC_CORE
3 1 Level Used: TG0_LACT_LEVEL
...
输出列含义如下：
.. list ::
- `` Int ` ` ：
:not SOC_CPU_HAS_FLEXIBLE_INTC: - ``Level``： （ ） ，
:SOC_CPU_HAS_FLEXIBLE_INTC: - ``Level``：已分配中断的优先级级别。空闲的中断具有标记 ``*``。
:not SOC_CPU_HAS_FLEXIBLE_INTC: - ``Type``：
:SOC_CPU_HAS_FLEXIBLE_INTC: - ``Type``：已分配中断的类型（电平或边缘中断）。空闲的中断具有标记 ``*``。
- `` Status ` ` ：中断的可能状态：
- `` Reserved ` ` ：中断在硬件层面保留，或由 ESP-IDF 的某些部分保留。不能使用 :cpp:func: ` esp_intr_alloc ` 分配。
- `` Used: <source> ` ` ：中断已分配并连接到单个外设。
- `` Shared: <source1> <source2> ... ` ` ：中断已分配并连接到多个外设。参见本文档 :ref: ` intr-alloc-shared-interrupts ` 章节。
- `` Free ` ` ：中断未分配，可以由 :cpp:func: ` esp_intr_alloc ` 使用。
:not SOC_CPU_HAS_FLEXIBLE_INTC: - ``Free (not general-use)``：中断未分配，但它是高优先级中断（级别 4-7）
如果已确认应用程序的确用完了中断，可组合采用下列建议解决问题：
.. list ::
2024-01-03 06:04:31 -05:00
:SOC_HP_CPU_HAS_MULTIPLE_CORES: - 在多核目标上，尝试通过固定在第二个核的任务来初始化某些外设驱动程序。中断通常分配在运行外设驱动程序初始化函数的同一个内核上，因此，通过在第二个内核上运行初始化函数，就可以使用更多的中断输入。
2023-08-29 04:56:15 -04:00
- 找到可接受更高延迟的中断，并用 `` ESP_INTR_FLAG_SHARED `` flag （或与 `` ESP_INTR_FLAG_LOWMED `` 进行 OR 运算）分配这些中断。对两个或更多外设使用此 flag 能让它们使用单个中断输入，从而为其他外设节约中断输入。参见 :ref: `intr-alloc-shared-interrupts` 。
:not SOC_CPU_HAS_FLEXIBLE_INTC: - 一些外设驱动程序可能默认使用 ``ESP_INTR_FLAG_LEVEL1`` flag 来分配中断，因此默认情况下不会使用优先级为 2 或 3 的中断。如果 :cpp:func:`esp_intr_dump` 显示某些优先级为 2 或 3 的中断可用，尝试在初始化驱动程序时将中断分配 flag 改为 ``ESP_INTR_FLAG_LEVEL2`` 或 ``ESP_INTR_FLAG_LEVEL3``。
- 检查是否有些外设驱动程序不需要一直启用，并按需将其初始化或取消初始化。这样可以减少同时分配的中断数量。
API 参考
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.. include-build-file :: inc/esp_intr_types.inc
.. include-build-file :: inc/esp_intr_alloc.inc
