Interrupt - Versionsgeschichte

Besserwessi: /* Anwendungen für Interrupts */

2014-09-21T16:08:28Z

‎Anwendungen für Interrupts

Besserwessi: /* Anwendungen für Interrupts */

2013-04-14T19:45:34Z

‎Anwendungen für Interrupts

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‎Interrupt Request

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‎Interrupt Request

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‎Interrupt-Sharing

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2009-06-21T20:04:41Z

‎Unterschiede zum Polling

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2009-06-21T20:02:43Z

‎Interrupt Request

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 Die klassische Anwendung für Interrupts ist die Reaktion auf IO-Ereignisse. Die ISR zur UART kann z.B. die Daten von der RS232 Schnittstelle in einen Puffer speichern, oder aus einem Puffer senden.
-Für Vorgänge die in regelmäßigen Zeitabständen erledigt werden sollten, eignen sich Timer Interrupts. Der Timer kann z.B. alle 10 ms einen Interrupt auslösen in dem dann z.B. die Uhrzeit aktualisiert wird oder Tasten abgefragt werden.
+Für Vorgänge die in regelmäßigen Zeitabständen erledigt werden sollen, eignen sich Timer Interrupts. Der Timer kann z.B. alle 10 ms einen Interrupt auslösen in dem dann z.B. die interne Uhrzeit aktualisiert wird oder Tasten abgefragt werden.
 Preemptives Multitasking wird auch per Interrupt realisiert: der Wechsel zu einem anderen  Thread / Task beginnt mit einem Interrupt. Nach der ISR wird dann aber nicht wieder an die gleiche Stelle zurückgesprungen, sondern auf einen anderen Task gewechselt. Gerade beim µC ist die Benutzung von Interrupts eine Alternative zum echte Multitasking mit gleichberechtigten Tasks - es können mehrere Aufgaben quasi parallel erledigt werden, wobei das Hauptprogramm allerdings eine Sonderrolle hat.

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 === Anwendungen für Interrupts ===
-Die klassiche Anwendung für Interupts ist die Reaktion auf IO-Ereigneisse. Die ISR zur UART kann z.B. die Daten von der RS232 Schnittstelle in einen Puffer speichern, oder aus einem Puffer senden.
+Die klassische Anwendung für Interrupts ist die Reaktion auf IO-Ereignisse. Die ISR zur UART kann z.B. die Daten von der RS232 Schnittstelle in einen Puffer speichern, oder aus einem Puffer senden.
 Für Vorgänge die in regelmäßigen Zeitabständen erledigt werden sollten, eignen sich Timer Interrupts. Der Timer kann z.B. alle 10 ms einen Interrupt auslösen in dem dann z.B. die Uhrzeit aktualisiert wird oder Tasten abgefragt werden.
-Preemptives Multitasking wird auch per Interrupt realisiert: der Wechsel zu einem anderen  Thread / Task beginnt mit einem Interrupt. Nach der ISR wird dann aber nicht wieder an die gleiche Stelle zurückgesprungen, sondern auf einen anderen Task gewechselt.
+Preemptives Multitasking wird auch per Interrupt realisiert: der Wechsel zu einem anderen  Thread / Task beginnt mit einem Interrupt. Nach der ISR wird dann aber nicht wieder an die gleiche Stelle zurückgesprungen, sondern auf einen anderen Task gewechselt. Gerade beim µC ist die Benutzung von Interrupts eine Alternative zum echte Multitasking mit gleichberechtigten Tasks - es können mehrere Aufgaben quasi parallel erledigt werden, wobei das Hauptprogramm allerdings eine Sonderrolle hat.
-Wenn die CPU in einen [[Stromspar-Modi(AVR)|Stromsparmodus]] versetzt wird, dient zu Aufwachen in der Regel auch ein Interrupt. Dadurch kann man z.B. in der Zeit, die man auf eine AD Wandlung wartet, Strom sparen
+Wenn die CPU in einen [[Stromspar-Modi(AVR)|Stromsparmodus]] versetzt wird, dient zu Aufwachen in der Regel auch ein Interrupt. Dadurch kann man z.B. in der Zeit, die man auf eine AD Wandlung wartet, Strom sparen.
 ===Unterschiede zum Polling===

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 ===Interrupt Request===
-Normalerweise arbeitet ein Prozessor (µC oder CPU) ein Programm der Reihe nach ab. Prakisch alle CPUs und µCs haben aber die Möglichkeit unabhängig vom normalen Programmfluss auf einige Ereignisse zu reagieren, die Interrupts.  Typische Interruptquellen sind der Überlauf eines Timers, das Ende einer AD Wandlung und ein empfangenes Zeichen an einer Schnittstelle.
+Normalerweise arbeitet ein Prozessor (µC oder CPU) ein Programm der Reihe nach ab. Praktisch alle CPUs und µCs haben aber die Möglichkeit unabhängig vom normalen Programmfluss auf einige Ereignisse zu reagieren, die Interrupts.  Typische Interruptquellen sind der Überlauf eines Timers, das Ende einer AD Wandlung und ein empfangenes Zeichen an einer Schnittstelle.
 Wenn ein Interrupt Signal vorliegt, pausiert das normale Programm, und die ISR ([[Interrupt Service Routine]]) wird statt dessen aufgerufen und erst danach wieder das normale Programm fortgesetzt. Mit den Interrupts kann die CPU mehrere Dinge quasi gleichzeitig erledigen. In der ISR (je nach CPU auch direkt durch die Hardware), wird der Zustand der Register gesichert und am Ende der ISR wieder hergestellt. Das Hauptprogramm bemerkt so wenig von der ISR, außer der unvermeidlichen Verzögerung und den gewünschten Effekten in der ISR.
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 Weil die ISR eben doch manchmal stört, erlauben es fast alle CPUs, dass das Programm den Aufruf der ISR durch ein Interruptflag unterbinden kann. Der Interrupt wird dann "maskiert". In der Regel wird das Signal, das den Interrupt ausgelöst hat, gespeichert und die ISR wird nachgeholt werden, wenn das Programm es wieder zulässt. Für wichtige Signale (z.B. Übertemperatur, Unterspannung), die nicht unterdrückt werden sollen gibt es teilweise nicht maskierbare Interrupts, die sich nicht so einfach abschalten lassen.
-Bei Mikrocontrollern sind viele der Interruptquellen interne Module wie Timer, UART, I2C oder A/D. Je nach Prozessor gibt es je nach Interruptquelle eine eigene ISR (z.B. AVR) oder nur eine (z.B. PIC18) bzw. einige wenige.
+Bei Mikrocontrollern sind viele der Interruptquellen interne Module wie [[Timer]], [[UART]], [[I2C]] oder A/D. Je nach Prozessor gibt es je nach Interruptquelle eine eigene ISR (z.B. AVR) oder nur eine (z.B. PIC16) bzw. einige wenige.
-Da die Anzahl der Interrupt-Leitungen bei Microprozessoren begrenzt ist, werden teils Interrupt-Controller vorgeschaltet (z.B. im PC). Die eigentliche Interruptquelle wird dann später in der ISR ermittelt.
+Da die Anzahl der Interrupt-Leitungen bei Mikroprozessoren begrenzt ist, werden teils Interrupt-Controller vorgeschaltet (z.B. im PC). Die eigentliche Interruptquelle wird dann später in der ISR ermittelt.
 === Anwendungen für Interrupts ===

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 Preemptives Multitasking wird auch per Interrupt realisiert: der Wechsel zu einem anderen  Thread / Task beginnt mit einem Interrupt. Nach der ISR wird dann aber nicht wieder an die gleiche Stelle zurückgesprungen, sondern auf einen anderen Task gewechselt.
-Wenn die CPU in einen Stromsparmodus versetz wird, dient zu Aufwachen in der Regel auch ein Interrupt. Dadurch kann man z.B. in der Zeit, die man auf eine AD Wandlung wartet, Strom sparen
+Wenn die CPU in einen [[Stromspar-Modi(AVR)|Stromsparmodus]] versetzt wird, dient zu Aufwachen in der Regel auch ein Interrupt. Dadurch kann man z.B. in der Zeit, die man auf eine AD Wandlung wartet, Strom sparen
 ===Unterschiede zum Polling===

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 Normalerweise arbeitet ein Prozessor (µC oder CPU) ein Programm der Reihe nach ab. Prakisch alle CPUs und µCs haben aber die Möglichkeit unabhängig vom normalen Programmfluss auf einige Ereignisse zu reagieren, die Interrupts.  Typische Interruptquellen sind der Überlauf eines Timers, das Ende einer AD Wandlung und ein empfangenes Zeichen an einer Schnittstelle.
-Wenn ein Interrupt Signal vorliegt, pausiert das normale Programm, und die ISR (Interrupt Service Routine) wird statt dessen aufgerufen und erst danach wieder das normale Programm fortgesetzt. Mit den Interrupts kann die CPU mehrere Dinge quasi gleichzeitig erledigen. In der ISR (je nach CPU auch direkt durch die Hardware), wird der Zustand der Register gesichert und am Ende der ISR wieder hergestellt. Das Hauptprogramm bemerkt so wenig von der ISR, außer der unvermeidlichen Verzögerung und den gewünschten Effekten in der ISR.
+Wenn ein Interrupt Signal vorliegt, pausiert das normale Programm, und die ISR ([[Interrupt Service Routine]]) wird statt dessen aufgerufen und erst danach wieder das normale Programm fortgesetzt. Mit den Interrupts kann die CPU mehrere Dinge quasi gleichzeitig erledigen. In der ISR (je nach CPU auch direkt durch die Hardware), wird der Zustand der Register gesichert und am Ende der ISR wieder hergestellt. Das Hauptprogramm bemerkt so wenig von der ISR, außer der unvermeidlichen Verzögerung und den gewünschten Effekten in der ISR.
-Weil die ISR eben doch machmal stört, erlauben es fast alle CPUs, dass das Programm den Aufruf der ISR durch ein Interruptflag unterbinden kann. Der Interrupt wird dann "maskiert". In der Regel wird das Signal, das den Interrupt ausgelöst hat, gespeichert und die ISR wird nachgeholt werden, wenn das Programm es wieder zuläßt. Für wichtige Signale (z.B. Übertemperatur, Unterspannung), die nicht unterdrückt werden sollen gibt es teilweise nicht maskierbare Interrupts, die sich nicht so einfach abschalten lassen.
+Weil die ISR eben doch manchmal stört, erlauben es fast alle CPUs, dass das Programm den Aufruf der ISR durch ein Interruptflag unterbinden kann. Der Interrupt wird dann "maskiert". In der Regel wird das Signal, das den Interrupt ausgelöst hat, gespeichert und die ISR wird nachgeholt werden, wenn das Programm es wieder zulässt. Für wichtige Signale (z.B. Übertemperatur, Unterspannung), die nicht unterdrückt werden sollen gibt es teilweise nicht maskierbare Interrupts, die sich nicht so einfach abschalten lassen.
-Bei Microcontrollern sind viele der Interruptquellen interne Module wie Timer, UART, I2C oder A/D. Je nach Prozessor gibt es je nach Interruptquelle eine eigene ISR (z.B. AVR) oder nur eine (z.B. PIC18) bzw. einige wenige.
+Bei Mikrocontrollern sind viele der Interruptquellen interne Module wie Timer, UART, I2C oder A/D. Je nach Prozessor gibt es je nach Interruptquelle eine eigene ISR (z.B. AVR) oder nur eine (z.B. PIC18) bzw. einige wenige.
 Da die Anzahl der Interrupt-Leitungen bei Microprozessoren begrenzt ist, werden teils Interrupt-Controller vorgeschaltet (z.B. im PC). Die eigentliche Interruptquelle wird dann später in der ISR ermittelt.
 === Anwendungen für Interrupts ===

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 ===Interrupt Request===
-"Ein Interrupt ist ein Signal, meist von einem externen Gerät, mit dem der Prozessor aufgefordert wird, den aktuellen Programmablauf anzuhalten (zu unterbrechen) und eine sog. Unterbrechungsroutine ([[ISR]]) aufzurufen." (Zitat aus der Wikipedia [http://de.wikipedia.org/wiki/Interrupt_Request Interrupt Request]) Bei Microcontrollern sind viele der Interruptquellen interne Module wie Timer, UART, I2C oder A/D.
+"Ein Interrupt ist ein Signal, meist von einem externen Gerät, mit dem der Prozessor aufgefordert wird, den aktuellen Programmablauf anzuhalten (zu unterbrechen) und eine sog. Unterbrechungsroutine ([[ISR]]) aufzurufen." (Zitat aus der Wikipedia [http://de.wikipedia.org/wiki/Interrupt_Request Interrupt Request]) Bei Microcontrollern sind viele der Interruptquellen interne Module wie Timer, UART, I2C oder A/D.  Typische Interruptquellen sind der Überlauf eines Timers, das Ende einer AD Wandlung und ein empfangenes Zeichen an einer Schnittstelle.
 Es wird unterschieden zwischen maskierbaren (d.h. Interrupts, die man unterdrücken kann) und nicht maskierbaren Interrupts. Nicht maskierbare Interrupts werden vor allem für besonders schwerwiegende Ereignisse (z.B. zu hohe Umgebungstemperatur) verwendet, da hier das Steuerprogramm immer unmittelbar reagieren muss, um Schaden vom System abwenden zu können (z.B. indem es eine Kühlung aktiviert).
 Sind die Interrupts nicht unterdrückt, wird der normale Programmfluss unterbrochen, sobald ein Interrupt Signalisiert wird. Es wird dann eine spezielle Unterroutine ([[ISR]]) verzweigt, die auf das Signal reagieren und es ggf. abschalten muss (um erneute Interrupt Requests und damit Endlosschleifen zu vermeiden). Je nach Mikroprozessor gibt es je nach Interruptquelle eine eigene ISR (z.B. AVR) oder nur eine (z.B. PIC18) bzw. einige wenige.
 Da die Anzahl der Interrupt-Leitungen bei Microprozessoren meist begrenzt sind, werden oft Interrupt-Controller vorgeschaltet (z.B. im PC). Die eigentliche Interruptquelle wird dann später, z.B. in der ISR ermittelt.

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 Stehen auf dem Controller weniger Interruptleitungen zur Verfügung, als interruptfähige Geräte angeschlossen werden sollen, so ist es notwendig, dass sich mehrere Geräte eine Interruptleitung teilen (Interrupt-Sharing). Bei einfachen Controllern kann es sogar vorkommen, dass nur eine einzige [[ISR]] definiert werden kann, die bei '''jeder Art''' von Ereignis aufgerufen wird.
 In diesem Fall muss die durch den Interrupt aufgerufene [[ISR|Interrupt Service Routine]] prüfen, bei welchem Gerät das Ereignis aufgetreten ist. Das geschieht wiederrum durch Abfrage jedes in Frage kommenden Geräts (also Polling).
 ==Siehe auch==
 * [[ISR]]
 [[Kategorie:Microcontroller]]

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 '''Vorteile des Pollings gegenüber der Verwendung von Interrupts:'''
-* Es ist einfacher zu implementieren, da die Abfrage des Geräts im Hauptprogramm erfolgen kann.
+* Es ist einfacher zu implementieren, vor allem für Anfänger, da die Abfrage des Geräts im Hauptprogramm erfolgen kann.
 * Es reagiert meist schneller auf das externe Ereignis, sofern nur auf ein Ereigniss gewartet wird. Bei Interrupts wird der aktuelle Befehl des Hauptprogramms noch fertig ausgeführt, dann wird die Rücksprungadresse gesichert und in die [[ISR]] verzweigt. Diese wiederrum muss die zu benutzenden Register auf dem Stack sichern, bevor sie mit der eigentlichen Reaktion auf das externe Ereignis beginnen kann. Beim Polling kann nach Erkennung des Ereignisses sofort reagiert werden.
 * Es ist weniger Hardwareaufwand bei den Geräten notwendig, da diese nicht in der Lage sein müssen, auf das Auftreten eines Ereignisses mit einer Interrupt-Anfrage zu reagieren. So braucht z.B. ein Temperatursensor für Polling im einfachsten Fall nur einen [[ADC|A/D-Wandler]]. Bei der Verwendung von Interrupts muss er jedoch neben der Möglichkeit, die Temperatur zu messen, zusätzlich auf die Änderung der Temperatur mit einer Interruptanfrage reagieren können.