嵌入式软件设计中的中断和查询

在嵌入式软件设计中，中断和查询是两种常见的事件处理机制。它们各自具有不同的特点和应用场景，对于理解这两种机制以及如何在实践中应用它们，以下进行了详细阐述：

定义：中断是一种硬件机制，用于通知处理器有异步事件发生。处理器在运行过程中，收到外部的或内部的中断请求，因而暂时中止当前程序的执行，转去执行一段预先编制好的中断服务程序（ISR）来处理这一中断请求，待处理完毕后，又返回被中断处继续执行被打断的程序。
分类：
- 外部中断：由外部设备或信号触发，如按键中断、外部通讯中断等。
- 内部中断：由CPU内部或相关外设触发，如重置中断、定时器中断等。
优点：
- 能够实时响应外部事件，提高系统的实时性。
- 允许系统在等待外部事件时进入低功耗状态，有效利用能源。
- 支持多任务处理，使系统能够同时执行多个任务。
缺点：
- 结构相对复杂，不易于理解。
- 需要仔细设计中断优先级和中断处理流程，以避免中断冲突和死锁等问题。
实践：
- 在嵌入式系统中，中断通常通过中断向量表进行管理和调度。中断向量表将中断号映射到相应的中断服务例程。
- 在编写中断服务例程时，应确保代码简短、快速，并且只处理与中断直接相关的任务。
- 需要仔细配置中断控制器，设置中断的优先级和相关参数。

定义：查询是一种软件机制，通过定期轮询设备状态来检测事件的发生。主函数按照语句顺序顺序执行，依次检查各个设备的状态。
优点：
- 结构简单，易于理解和实现。
- 不需要额外的硬件支持。
缺点：
- 实时性差，因为系统需要定期轮询设备状态，导致响应时间延迟。
- 能耗高，因为系统需要不断地运行轮询代码，消耗了大量的能量。
- 在多任务处理时，可能导致任务之间的相互干扰和竞争。
实践：
- 在嵌入式系统中，查询通常用于处理一些对实时性要求不高的任务或作为备用的事件处理机制。
- 在编写查询代码时，应注意避免死循环和过多的资源消耗。

选择适当的事件处理机制：根据具体的应用场景和需求，选择适当的中断或查询机制。对于需要高实时性和低功耗的嵌入式系统，中断通常是更好的选择。
优化中断处理流程：在编写中断服务例程时，应确保代码简短、快速，并且只处理与中断直接相关的任务。同时，需要仔细配置中断控制器和中断优先级，以避免中断冲突和死锁等问题。
注意资源竞争和共享变量：在中断和查询机制中，都需要注意资源竞争和共享变量的处理。特别是在中断服务例程中，应使用volatile关键字来声明与ISR共享的变量，以确保变量的正确性和一致性。

综上所述，中断和查询在嵌入式软件设计中各有优缺点。在实际应用中，需要根据具体的应用场景和需求来选择适当的事件处理机制，并仔细设计和优化中断或查询的处理流程。