Interrupts

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WTFPL-2
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Worum geht's?[Bearbeiten]

Die Verwendung von Interrupts ist ein gängiges Konzept um zeitkritische Aufgaben zu bearbeiten. Sie ist nicht speziell für die Programmierung von Microcontrollern.

In einem "gewöhnlichen" PC ist es die Aufgabe des Betriebssystem sich mit der Bearbeitung von Interrupts zu beschäftigen. Die Vorgänge sind hier zwar im wesentlichen die gleichen, als Programmierer kommt man mit ihnen aus dem genannten Grund in der Regel aber nicht in Kontakt.

Anders liegen die Dinge bei der Programmierung eines Microcontrollers. Hier gibt es kein Betriebssystem, das diese Aufgabe abnimmt. Man muss sich bei der Programmierung also selbst darum kümmern.

Da es sich beim Arbeiten mit Interrupts um ein ungewohntes Tätigkeitsfeld handeln kann, ist ihnen hier ein eigenes Kapitel gewidmet.

Interrupts[Bearbeiten]

Mit Interrupts ist es möglich auf Ereignisse zu reagieren, die nicht durch den Programmablauf hervorgerufen werden. Dabei kann es sich z.B. um den Ablauf eines Timers, eine Zustandsänderung eines Pins, etc. handeln.

Die besonderen Ereignisse sind durch die Hardware des Microcontrollers vorgegeben. Jedem Ereignis ist eine eindeutige Zahl zugeordnet.

Für jedes besondere Ereignis kann eine Routine eingerichtet werden, die beim Eintreffen des Ereignisses aufgerufen wird. Eine solche Routine wird auch als Interrupt Service Routine oder kurz ISR bezeichnet.

AVR Micorcontroller[Bearbeiten]

Alle Interrupts haben enable bits.

Interrupt Vektoren liegen direkt nach RESET am Beginn des Programmspeichers.

Je geringer die Adresse, desto höher die Priorität.

Die Header Datei <avr/interrupts.h> der AVR Libc enthält Funktionen und Makros um mit Interrupts zu arbeiten.

Vorsicht! Das Statusregister SREG wird beim Betreten von Interrupt Routinen nicht automatisch von der Hardware gesichert und am Ende wieder hergestellt. Das muss in Software gemacht werden. Diese Aufgabe übernimmt der Compiler. Mit dem Makro ISR_NAKED

In der Regel findet immer zuerst eine Rückkehr ins Hauptprogramm statt, bevor auf andere Interrupts geprüft wird. Mit dem Makro ISR_NOBLOCK kann dafür gesorgt werden, dass nach dem Betreten der ISR die Zustellung von Interrupts so schnell wie möglich wieder aktiviert wird. Auf diese Weise können geschachtelt ablaufende Interrupts realisiert werden. Achtung!: Stacküberlauf, etc ...

Typen[Bearbeiten]

Es gibt 2 Typen von Interrupts.

  • Interrupts, die durch Flags gesteuert werden
  • Interrupts, die durch Zustände gesteuert werden

Bei Interrupts, die durch Flags gesteuert werden, wird das zugehörige Flag beim Ausführen der Service Routine gelöscht. Flags können auch durch Screiben von 1 in das zugehörige Bit gelöscht werden.

Wenn eine Interrupt-Bedingung eintrifft während der Interrupt nicht aktiviert ist, wird das zugehörige Flag gesetzt. Das Interrupt Request wird in diesem Fall ausgelöst, sobald der Interrupts wieder aktiviert wird.

Für Interrupts, die durch Zustände gesteuert werden, muss es nicht notwendiger Weise auch ein Flag geben. Wenn der Interrupt beim Eintreten der Bedingung deaktiviert ist, wird er nicht behalten.


atomare Zugriffe[Bearbeiten]

Bei der Programmierung von Interrupt Service Routinen müssen einige Dinge beachtet werden.


Übersicht[Bearbeiten]

Für einen AtMega28p gibt es die folgenden Interrupts

Quelle AVR Libc Makro Interrupt Enable Interrupt Flag
1 RESET -
2 INT0 INT0_vect EIFR.INTF0
3 INT1 INT1_vect EIFR.INTF1
4 PCINT0 PCINT0_vect PCMSK0.PCINT7...PCINT0 PCIFR.PCIF0
5 PCINT1 PCINT1_vect PCMSK1.PCINT14...PCINT8 PCIFR.PCIF1
6 PCINT2 PCINT2_vect PCMSK0.PCINT23...PCINT16 PCIFR.PCIF2
7 WDT WDT_vect
8 TIMER2 COMPA TIMER2_COMPA_vect TIMSK2.OCIEA TIFR2.OCFA
9 TIMER2 COMPB TIMER2_COMPB_vect TIMSK2.OCIEB TIFR2.OCFB
10 TIMER2 OVF TIMER2_OVF_vect TIMSK2.TOIE TIFR2.TOV
11 TIMER1 CAPT TIMER1_CAPT_vect TIMSK1.ICIE TIFR1.ICF
12 TIMER1 COMPA TIMER1_COMPA_vect TIMSK1.OCIEA TIFR1.OCFA
13 TIMER1 COMPB TIMER1_COMPB_vect TIMSK1.OCIEB TIFR1.OCFB
14 TIMER1 OVF TIMER1_OVF_vect TIMSK1.TOIE TIFR.TOV
15 TIMER0 COMPA TIMER0_COMPA_vect TIMSK0.OCIEA TIFR0.OCFA
16 TIMER0 COMPB TIMER0_COMPB_vect TIMSK0.OCIEB TIFR0.OCFB
17 TIMER0 OVF TIMER0_OVF_vect TIMSK0.TOIE TIFR0.TOV
18 SPI, STC SPI_STC_vect
19 USART, RX USART_RX_vect UCSR0B.RXCIE0 UCSR0A.RXC0
20 USART, UDRE USART_UDRE_vect UCSR0B.UDRIE0 UCSR0A.UDRE0
21 USART, TX USART_TX_vect UCSR0B.TXCIE0 UCSR0A.TXC0
22 ADC ADC_vect
23 EE READY EE_READY_vect
24 ANALOG COMP ANALOG_COMP_vect
25 TWI TWI_vect TWCR.TWIE TWCR.TWINT
26 SPM READY SPM_READY_vect

Fußnoten[Bearbeiten]



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