嵌入式實時操作系統(tǒng)ARTs-OS的中斷管理

　　(3)驅(qū)動程序地址空間的恢復(fù)。為了方便驅(qū)動程序ISR訪問驅(qū)動程序空間中的全局變量，應(yīng)當(dāng)在進(jìn)入核外驅(qū)動ISR之前恢復(fù)該驅(qū)動程序的地址空間。這類似于進(jìn)程切換。首先將該驅(qū)動程序強(qiáng)制性切換到運(yùn)行態(tài)，即恢復(fù)其寄存器上下文環(huán)境等，然后執(zhí)行其中的ISR。

　　在這個過程中要用到描述一個用戶態(tài)中斷的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用C語言表示為：

　　typedef struct UserInterrupt_t{

　　ThreADId id;//表示注冊此中斷的線程id

　　unsigned long interrupTId;//惟一表示一個中斷

　　InterruptFunction function;//中斷的服務(wù)函數(shù)指針

　　unsigned long parameter;//中斷服務(wù)程序使用的參數(shù)

　　struct UserInterrupt_t *next;//用來維護(hù)一個鏈表

　　} UserInterrupt，*UserInterruptPtr;

　　實現(xiàn)中斷掛接的主要系統(tǒng)調(diào)用：

　　SyscallError tmAttachInterrupt(unsigned char irqno，InterruptFunction function，unsigned long parameter，unsigned long *intId);

　　SyscallError tmDetachInterrupt(unsigned long intId);

　　實際上，因為IA32平臺的限制，用戶態(tài)線程/進(jìn)程不能直接操縱I/O。為了更好地實現(xiàn)核外驅(qū)動，中斷管理模塊還提供了一個關(guān)閉這種限制的函數(shù)：

　　SyscallError tmIOPL(unsigned char on);

　　4 核外中斷的評價

　　ARTs-OS的核外硬中斷可以滿足I/O管理的要求，它具有下列優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)實現(xiàn)簡單。ARTs-OS的核外硬中斷實現(xiàn)起來非常簡單，內(nèi)核只需額外提供幾個系統(tǒng)調(diào)用。而這些系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)方法也很簡單，且結(jié)構(gòu)清晰、所需的代碼少，完全能夠滿足ARTs-OS作為嵌入式系統(tǒng)的需要。

　　(2)驅(qū)動程序編寫簡單。中斷管理為核外驅(qū)動程序提供幾個系統(tǒng)調(diào)用，如：掛接中斷、刪除中斷等。驅(qū)動程序只需準(zhǔn)備好相應(yīng)的中斷處理函數(shù)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用即可。驅(qū)動程序使用核外驅(qū)動和使用其他系統(tǒng)調(diào)用一樣簡單，無需特殊的操作。

　　(3)調(diào)試方便。通常，驅(qū)動程序在核內(nèi)運(yùn)行，其中斷服務(wù)程序也在核內(nèi)運(yùn)行。一般的調(diào)試工具不能調(diào)試核內(nèi)的程序，ARTs-OS則不同。因為核外中斷的中斷服務(wù)程序是核外的函數(shù)，這些函數(shù)使用的數(shù)據(jù)、函數(shù)都在核外，所以核外中斷的中斷服務(wù)程序和運(yùn)行在核外的其他函數(shù)沒有本質(zhì)的區(qū)別，便于使用GDB等調(diào)試工具。

　　但是核外硬中斷方法也有不足之處，例如運(yùn)行效率較低。因為中斷服務(wù)程序在核外運(yùn)行，每當(dāng)中斷到達(dá)時，為了執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序必須到核外，執(zhí)行完畢后又必須切換回核內(nèi)。這樣執(zhí)行每個中斷服務(wù)程序都必須來回進(jìn)行上下文切換，從而導(dǎo)致運(yùn)行速率下降。實際上，ARTs-OS針對這種來回切換的情況進(jìn)行了一些優(yōu)化，切換時只需保護(hù)和恢復(fù)必須的上下文，這樣的速率延遲還是可以接受的。另外，核外中斷方法還會對系統(tǒng)的安全性產(chǎn)生一定的影響，因為驅(qū)動程序能夠使用核外的驅(qū)動方式，必然導(dǎo)致運(yùn)行在核外的驅(qū)動程序擁有一些特權(quán)。但實際上這種安全性的保障應(yīng)該是驅(qū)動程序編制者的任務(wù)，即驅(qū)動程序編制者應(yīng)該自己保障其中斷服務(wù)程序不破壞系統(tǒng)的安全性。

　　綜合考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展性、簡潔性和功能，ARTs-OS的實現(xiàn)應(yīng)該是可以接受的。