前一段時間研究了一下WinCE下的中斷結(jié)構(gòu)，整理了一下，希望與大家討論。

最下面有PDF版本下載，便于保存

版權(quán)申明：本文版權(quán)歸ARMCE所有，轉(zhuǎn)載請保留所有原文內(nèi)容及 ARMCE標(biāo)識并注明出
自 ARMCE，禁止任何未經(jīng)作者同意的內(nèi)容修改及再發(fā)布，ARMCE保留所有權(quán)利。

Windows Embedded CE??中斷結(jié)構(gòu)分析
關(guān)鍵字：WinCE,中斷,體系,結(jié)構(gòu)
摘要：本文主要以WinCE??.NET 5.0 為操作系統(tǒng)平臺，ARM為硬件平臺，分析了WinCE下
中斷的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方式
作者：ETDrawer@ARMCE

前言
??在嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，對于中斷的處理是非常重要的一部分內(nèi)容。許多外圍設(shè)備都需要通
過中斷來實(shí)現(xiàn)自己的功能或者與系統(tǒng)內(nèi)核交互，系統(tǒng)時鐘本身也是由時鐘中斷產(chǎn)生的。所以
本文旨在分析WinCE下的中斷的結(jié)構(gòu)，以及常用的幾種實(shí)現(xiàn)方式，來幫助讀者了解WinCE
中斷體系及實(shí)現(xiàn)自己的中斷處理結(jié)構(gòu)。
??下面的介紹如非特殊說明，均以 ARM 架構(gòu)為硬件基礎(chǔ)，操作系統(tǒng)代碼使用 Windows
embedded CE 5.0。

一 WinCE中斷體系結(jié)構(gòu)
??先看圖 1：

下載 (30.76 KB)

剛才

圖 1 WinCE中斷體系結(jié)構(gòu)

??這張是經(jīng)典的說明中斷體系的圖，我們可以通過分析這張圖來了解WinCE的中斷體系。??

??從結(jié)構(gòu)上看，WinCE中斷涉及4 層，即：硬件層、內(nèi)核層、OAL層、IST處理層。了
解這 4層之間的交互傳遞將對我們了解WinCE中斷處理很有幫助。

1 硬件層：
??硬件層就是實(shí)際觸發(fā)中斷的硬件，這里主要有兩方面作用，一個是觸發(fā)中斷，第二個是
enable/disable硬件中斷。

2 內(nèi)核層：
??這一層由內(nèi)核來處理，包括中斷異常產(chǎn)生后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的ISR，以及根據(jù)SYSINTR 來
觸發(fā)相應(yīng)的Event。關(guān)于SYSINTR 和 IRQ 的概念后面會說明。

3 OAL層
??這一層主要就是我們需要實(shí)現(xiàn)的代碼了，來識別硬件IRQ，對應(yīng)到SYSINTR。

4 IST處理層
??一般使用 IST 來做實(shí)際的中斷處理，這樣不會占用很多的鎖定系統(tǒng)時間來處理中斷，
但是對中斷的實(shí)時性大打折扣

二??IRQ，ISR，IST和 SYSINTR

說到這里先解釋下IRQ，ISR，IST及 SYSINTR 的概念、意義及相互關(guān)系。

IRQ：
IRQ (Interrupt request)，中斷請求。
這里就是外設(shè)或其它請求服務(wù)的設(shè)備發(fā)出來的中斷。屬于硬件中斷，可能是一個電平觸發(fā)的
GPIO 中斷，也可能是內(nèi)部DMA的一個中斷。

ISR：
ISR (Interrupt service routine),??中斷處理程序。
WinCE實(shí)際上使用 ISR來處理中斷，即默認(rèn)的中斷入口函數(shù)，在 ARM體系中，系統(tǒng)默認(rèn)的
ISR就是 OEMInterruptHandler

IST：
IST (Interrupt service thread),??中斷服務(wù)線程。
在 ARM 的結(jié)構(gòu)中，ISR 一般不會用來進(jìn)行任何實(shí)際的操作，而只是返回一個 SYSINTR，
實(shí)際的操作全部在IST中完成，IST一般是在Device Manager 的一個線程中運(yùn)行的一段
高優(yōu)先級的應(yīng)用程序代碼，用來服務(wù)實(shí)際的中斷請求。

SYSINTR:
在 WinCE中，SYSINTR 就是 system interrupt,就是一個操作系統(tǒng)的邏輯中斷。
一般對于中斷的處理方式都是將一個IRQ映射為一個或者多個(中斷共享)SYSINTR，而后，
在實(shí)際的ISR中根據(jù)IRQ返回一個對應(yīng)的SYSINTR用來告訴操作系統(tǒng)需要服務(wù)的邏輯對
象。

使用邏輯中斷的好處當(dāng)然就是可以實(shí)現(xiàn)虛擬的中斷(一個 SYSINTR 就被 OS 認(rèn)為是一個獨(dú)
立中斷)和中斷共享(單 IRQ對應(yīng)多 SYSINTR)。
邏輯中斷是WinCE需要處理的實(shí)際對象，至于這個對象是一個共享的IRQ，還是一個虛擬
的中斷，還是獨(dú)立的物理中斷，系統(tǒng)并不過問，從而隔離了硬件與邏輯，我們的 ISR 需要
做的也正是這種物理中斷到邏輯中斷的映射。

三 WinCE中斷處理原理
??下面基于 ARM 體系，來介紹 WinCE 中斷處理的流程與原理。
??對于一個硬件IRQ中斷，系統(tǒng)內(nèi)核在捕獲之后，會交給 OEMInterruptHandler 處理，
這個函數(shù)就是我們實(shí)現(xiàn)中斷處理的中心函數(shù)，首先我們從CPU 的寄存器里獲得中斷的信息，
這些信息告訴我們到底是哪個 IRQ 源觸發(fā)了中斷。
一般實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)的方式有以下幾種：

1. 簡單中斷處理——ISR模型
??最簡單的中斷處理辦法就是在ISR中直接處理，這里就是指在OEMInterruptHandler
中直接對中斷源進(jìn)行判斷，然后調(diào)用服務(wù)程序。

??這種方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)一樣明顯。
??優(yōu)點(diǎn)：快速的響應(yīng)了中斷處理，使系統(tǒng)的實(shí)時性能增加不少
??缺點(diǎn)：由于進(jìn)入OEMInterruptHandler的時候關(guān)閉了系統(tǒng)中斷(當(dāng)然你可以在ISR中
自己打開中斷，不過處理起來較麻煩)，所以如果處理時間過長，其他中斷很可能被忽略，
造成中斷丟失。并且系統(tǒng)被鎖定，使得系統(tǒng)任務(wù)的響應(yīng)變慢。

2. 中斷處理的一般流程——IST模型
??前面看到了 ISR 模型的優(yōu)缺點(diǎn)。作為WinCE，主要定位還是民用的消費(fèi)類電子產(chǎn)品，
所以，對于中斷響應(yīng)的實(shí)時性不是特別高，所以系統(tǒng)的運(yùn)行響應(yīng)速度就顯得更加重要。而且
目前的嵌入式設(shè)備的處理速度越來越高，已經(jīng)幾乎達(dá)到了當(dāng)時奔 3 的水平。所以 ISR 的模
型并不適用于WinCE。

如果把中斷服務(wù)程序當(dāng)作一個系統(tǒng)進(jìn)程或者線程來處理，這樣就不會造成系統(tǒng)被鎖定，
中斷被屏蔽等問題，使得中斷服務(wù)程序和其它進(jìn)程、線程一樣被系統(tǒng)管理調(diào)度。于是就有了
IST的概念

IST 模型的想法是，在 ISR 中判斷到具體的中斷源 IRQ，就返回一個標(biāo)志，用來標(biāo)記
需要哪個程序來服務(wù)中斷，然后重新打開中斷，恢復(fù)系統(tǒng)調(diào)度，系統(tǒng)根據(jù)這個標(biāo)志來激活相
應(yīng)的程序來服務(wù)中斷。

這個就是最常用的中斷處理模型。使得中斷被關(guān)閉，系統(tǒng)被鎖定的時間最短。
在 WinCE中，經(jīng)常使用的就是建立中斷服務(wù)線程(IST)，然后以IRQ 來申請一個系統(tǒng)
邏輯中斷號(SYSINTR)，創(chuàng)建一個事件(Event)，將 Event 與 SYSINTR 綁定，隨后 IST
阻塞在等待Event上面。

ISR 中只給系統(tǒng)返回一個 SYSINTR，系統(tǒng)根據(jù)綁定關(guān)系激活相應(yīng)的Event，使得隨后
的 IST得以運(yùn)行。

這就是 IST的一般服務(wù)流程
IST模型的缺點(diǎn)就是中斷服務(wù)的延遲較大，從 ISR 返回，到 IST開始運(yùn)行，中間需要
花費(fèi)一定的時間，相比 ISR 模型的中斷實(shí)時性較差，但是這種代價對于我們的應(yīng)用是值得
的。

四??IST模型的實(shí)現(xiàn)
??下面我們來看IST模型具體在我們的驅(qū)動中是如何實(shí)現(xiàn)的。
??上面已經(jīng)介紹了 IST 模型的一般服務(wù)流程，下面我們針對驅(qū)動程序?qū)嵗?#xff0c;來分析具體
的實(shí)現(xiàn)步驟。
1 驅(qū)動程序中 IST的構(gòu)建與中斷初始化
上面介紹的 IST流程中，很多步驟都是WinCE的內(nèi)置支持，也就是說你只要調(diào)用相應(yīng)
的 API就可以實(shí)現(xiàn)功能了，不需要自己編寫太多的代碼。只需要實(shí)現(xiàn)一些流程代碼。
首先是驅(qū)動程序端的中斷初始化。假設(shè)現(xiàn)在有一個驅(qū)動程序，需要服務(wù)中斷源，IRQ
為 0x12。

a)??以 IRQ 為參數(shù)，申請 SYSINTR，方法為調(diào)用
KernelIoControl(IOCTL_HAL_REQUEST_SYSINTR, &(dwIrq),? ?
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?sizeof(UINT32), &dwSysIntr,? ?
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?sizeof(UINT32), NULL)
其中 dwIrq為IRQ號，即0x12
dwSysIntr 為系統(tǒng)中斷號，也就是調(diào)用返回的結(jié)果存放的位置

/* ARMCE深入
實(shí)際這個 IOControl調(diào)用的是函數(shù) OALIoCtlHalRequestSysIntr，該函數(shù)的位置
在
WINCE500\PLATFORM\COMMON\SRC\COMMON\INTR\COMMON\Ioctl.c
最終調(diào)用 OALIntrRequestSysIntr，這個由 OEM 自己實(shí)現(xiàn)，一般就是維護(hù)了 2
張表，一張是從 SYSINTR 到 IRQ 號碼的映射表，另一張是 IRQ 到 SYSINTR 的
映射表，兩者是對應(yīng)的關(guān)系。
這里注意一點(diǎn)，一個IRQ 映射為多個SYSINTR 是支持的，也就是共享中斷，但是
系統(tǒng)默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)并沒有支持一個 SYSINTR 映射為多個 IRQ，你可以自己實(shí)現(xiàn)。
這兩張表對于后面在OEMInterruptHandler中由IRQ查找SYSINTR提供了方便
*/

b)??創(chuàng)建與 SYSINTR 綁定的Event
由于我們的IST是需要Event激活的，所以這里申請一個 Event。
申請 Event的步驟比較簡單和標(biāo)準(zhǔn)
hISTEvent = CreateEvent(0,FALSE,FALSE,NULL);

c)??將SYSINTR 與Event綁定
調(diào)用 InterruptInitialize(dwSysIntr,hISTEvent,0,0)將 SYSINTR 與 Event 綁
定，用來在OEMInterruptHandler 中返回SYSINTR 時激活相對應(yīng)的 Event

/* ARMCE深入
InterruptInitialize 的 代 碼 參 考 SC_InterruptInitialize ， 在
E:\WINCE500\PRIVATE\WINCEOS\COREOS\NK\KERNEL\Intrapi.c中
主要做兩件事情：
#1 將 Event 的 Ptr 填入一個數(shù)組，這個數(shù)組是記錄每個 SYSINTR 對應(yīng)激活的
Event

#2 調(diào)用OEMInterruptEnable，使能SYSINTR所對應(yīng)的IRQ，并且將標(biāo)志 IRQ
被引用次數(shù)的變量加1(WinCE6 的代碼中未見這一變量)
*/


d)??創(chuàng)建一個 IST，并且等待hISTEvent
到了這一步，中斷關(guān)于系統(tǒng)方面的初始化基本結(jié)束，剩下的就是創(chuàng)建一個 IST，然
后等待 Event來運(yùn)行中斷服務(wù)代碼，例如：
? ?
while(TRUE) {
WaitForSingleObject(hISTEvent,INFINITE) ==
WAIT_OBJECT_0)

…
}

這里需要注意的是IST什么時候創(chuàng)建都可以，但是在InterruptInitialize之前不要
運(yùn)行 IST 以等待這個 Event，也就是說在 InterruptInitialize 之前不要使用這個
Event，否則會導(dǎo)致InterruptInitialize失敗。
還有就是不要使用WaitForMultipleObjects來等待Event。
在中斷處理完成之后需要調(diào)用 InterruptDone，參數(shù)為該中斷的SYSINTR。來通
知系統(tǒng)，中斷處理完成，系統(tǒng)重新使能該中斷


? ? 到了這里，驅(qū)動的中斷初始化工作就全部完成了。


2??OEM層需要做的工作
OEM 層 主 要 是 控 制 IRQ 的 enable??(BSPIntrEnableIrq) 與 disable
(BSPIntrDisableIrq), 當(dāng)然要初始化 IRQ 的配置，使其在正確的觸發(fā)狀態(tài)，比如上升延
觸發(fā)

? ? 至此一個中斷處理的IST模型就實(shí)現(xiàn)了，系統(tǒng)在IRQ 觸發(fā)時調(diào)用映射函數(shù)，獲得相應(yīng)
IRQ 的 SYSINTR，然后返回合法的SYSINTR給系統(tǒng)，系統(tǒng)查表激活相應(yīng)的Event，對應(yīng)
的 IST進(jìn)行中斷服務(wù)，然后再次等待 Event。

??3??中斷資源的釋放
? ? 當(dāng)不需要當(dāng)前中斷繼續(xù)服務(wù)的時候可以通過調(diào)用 KernelIoControl 來釋放申請到的
SYSINTR，具體格式為：
??KernelIoControl(IOCTL_HAL_RELEASE_SYSINTR,??dwSysIntr,??sizeof(DWORD),
NULL, 0, NULL);

??其中 dwSysIntr 就是需要釋放的 SYSINTR 號碼。

/* ARMCE深入
??這里實(shí)際調(diào)用的是OALIntrReleaseSysIntr這個函數(shù)，由OEM自己實(shí)現(xiàn)。所做的動作也
很簡單，就是從SYSINTR 到 IRQ 和 IRQ 到 SYSINTR 的那兩個映射關(guān)系數(shù)組中刪除映射
關(guān)系。
*/

五 可安裝的 ISR
??1? ? 為什么要使用可安裝 ISR(以下簡稱 IISR)
? ? 需要 IISR 的目的有兩種：
I. 動態(tài)的安裝中斷程序
在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中注冊中斷，這種中斷一般是不可預(yù)知設(shè)備的中斷，常用在總線設(shè)備
中，比如PCI設(shè)備

II. 中斷共享
當(dāng)多個中斷源使用同一個中斷號(IRQ)時，就需要使用 IISR 來實(shí)現(xiàn)了

當(dāng)然如果是需要動態(tài)安裝的共享中斷就最適合了。

因?yàn)槲覀兊?IST模型中，中斷服務(wù)程序就是驅(qū)動中的IST，IRQ與 IST是一對一的關(guān)
系。所以在需要動態(tài)添加一個中斷服務(wù)程序的時候就沒有辦法處理了。
同樣由于 IRQ 與 IST 的一一對應(yīng)關(guān)系對于一個 IRQ 對應(yīng)多個需要服務(wù)的 IST 就同樣
沒有辦法處理。
基于上面的情況才會有IISR 的出現(xiàn)，IISR 從本質(zhì)上是在ISR 中提供了一個接口，當(dāng)
ISR 調(diào)用 NKCallIntChain時，以此IRQ為參數(shù)，在鏈表中依次查找是哪一個服務(wù)程序來
服務(wù)這次 IRQ，然后返回相應(yīng)的 SYSINTR，此后的動作與 IST 模型就基本一樣，通過
SYSINTR 來激活Event，從而啟動相應(yīng)的 IST。
??所以 IISR 的實(shí)現(xiàn)就是動態(tài)的向某一個 IRQ服務(wù)程序鏈表添加結(jié)點(diǎn)的過程。

2 IISR的實(shí)現(xiàn)
下面我們來看看IISR 的具體實(shí)現(xiàn)步驟：
??首先我們需要了解IISR 服務(wù)中斷的實(shí)現(xiàn)原理，如上面描述的，根據(jù)IRQ，來順序調(diào)用
鏈表中的中斷處理程序。所以我們可以有兩個選擇，一個就是類似 ISR 模型，直接在鏈表
中的中斷處理程序中判斷是不是自己的中斷，并且做處理。還有一種方式就是類似 IST 模
型，如果判斷是自己的中斷，則返回一個SYSINTR，以此SYSINTR 來激活I(lǐng)ST。
??無論哪種方法，關(guān)于注冊中斷和查詢中斷的方式是一樣的，下面我們來看下如何將中斷
程序添加到鏈表，又如何在中斷來的時候去搜索鏈表。
??Microsoft提供了一個通用的IISR的處理模型，叫做 GIISR，這是一個以 IST模型處
理 IISR 的模塊，源程序可以在WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\GIISR
找到。熟悉了 GIISR，想實(shí)現(xiàn)自己的 IISR 處理程序或者基于 ISR 模型的處理，都比較簡
單了。
??下面我們就分析這種比較通用的處理 IISR 的模型。
a)??首先我們需要以 IRQ 來申請 SYSINTR，并且將 SYSINTR 與 Event 綁定，這些
步驟與IST模型中介紹的一樣，這里就不重復(fù)敘述了，IISR 在這里與 IST模型并
沒有任何的不同。其與 IST 模型的唯一不同點(diǎn)就是如何根據(jù) IRQ 來判斷相應(yīng)的

SYSINTR。
在 IST 模型中是 OEM寫死的一個判斷程序，而 IISR 可以動態(tài)來注冊一個判斷程
序給系統(tǒng)調(diào)用，這是唯一的實(shí)現(xiàn)區(qū)別。
b)??下面我們需要注冊可安裝中斷程序的 dll，和 dll中的中斷處理函數(shù)，并且將他們與
某一個特定的IRQ相關(guān)聯(lián)
這個過程是通過調(diào)用LoadIntChainHandler函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。
這里我們的中斷服務(wù)dll叫做”giisr.dll”，處理函數(shù)名叫做”ISRHandler”，對應(yīng)IRQ
為0x20，則函數(shù)調(diào)用形式如下：
HANDLE??hIsrHandler??=??LoadIntChainHandler(TEXT(“giisr.dll”),
TEXT(“ISRHandler”), 0x20);

/* ARMCE深入
LoadIntChainHandler的源代碼可以在WINCE500\PRIVATE\WINCEOS\
COREOS\NK\KERNEL\Loader.c中找到，就是函數(shù)SC_LoadIntChainHandler
WinCE6 在 KDriver.c 中的 NKLoadIntChainHandler，兩者功能大致相同，只
是在一些結(jié)構(gòu)體定義上略有不同
其主要功能就是加載 dll 到 NK，并且獲得三個函數(shù)的指針，一個是
CreateInstance，一個是你剛才傳進(jìn)來的處理函數(shù)，這里就是 ISRHandler，還
一個就是 IOControl，后面會用到。
首先調(diào)用CreateInstance 來獲得一個實(shí)例的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)就是一個 index，用
來標(biāo)示其中的一個中斷處理程序的索引。
這里可能需要解釋下 GIISR 的處理原理。我們所有的可安裝中斷都通過 giisr.dll
里面的 ISRHandler來處理，在NKCallIntChain被調(diào)用的時候，會遍歷所有注冊
到這個 IRQ 的中斷處理函數(shù)，這里全部都是同一個函數(shù) ISRHandler。那么就需
要可以區(qū)分每一次調(diào)用，所以就在 giisr 模塊里面維護(hù)一個數(shù)組，每一個中斷服務(wù)
程序占用一個數(shù)組成員，這些數(shù)組成員的Index就是他們在giisr里面的唯一標(biāo)識。
所以 CreateInstance 的任務(wù)就是查找數(shù)組，找到第一個空閑位置，將 Index 返
回。在ISRHandler 被調(diào)用到的時候，會將這個Index傳遞進(jìn)去，根據(jù)這個 Index，
ISRHandler 就能夠知道是數(shù)組中哪個成員正在被查詢，進(jìn)而確定是不是這個成員
需要處理中斷請求，進(jìn)而確定該返回的 SYSINTR。詳細(xì)的步驟下面會一一說明，
大家先有一個概念

在從 CreateInstance 返回了可用的數(shù)組 Index 之后，調(diào)用 HookIntChain，此
函數(shù)在Kdriver.c中。這個函數(shù)的功能比較簡單，我們先了解下共享中斷在系統(tǒng)中
的處理。
前面有所提到，在調(diào)用 NKCallIntChain 時會遍歷一個鏈表，每個鏈表頭就是系統(tǒng)
維護(hù)的一個數(shù)組中的一個成員，每一個 IRQ 號碼都對應(yīng)數(shù)組中的一個成員，這個
數(shù)組就是 pIntChainTable。IRQ 按照其號碼在數(shù)組中對應(yīng)相應(yīng)的數(shù)組成員，注意
pIntChainTable 是一個 256 個成員的數(shù)組，這也就意味著你的 IRQ 號碼數(shù)字不
能超過 255，當(dāng)然這是指你傳遞進(jìn)來的 IRQ 號碼，如果你的 IRQ 號碼都是大于
255 的，可以對實(shí)際 IRQ 號碼做處理，保證其數(shù)字值在 0-255，比如對 256 取模，
這樣當(dāng)然就可以傳遞進(jìn)來了。
pIntChainTable中的每個元素都是一個鏈表的頭，當(dāng)你向一個IRQ 添加中斷處理
的時候，實(shí)際是建立了一個新的PINTCHAIN元素，然后向pIntChainTable中的
IRQ 索引位置去添加，如果該位置不為空，則查找這個元素指向的下一個元素，在
這個單向鏈表的操作下，將新的中斷處理程序加入。
這個加入工作就是HookIntChain做的
*/

c)??上一步在GIISR中通過CreateInstance把這個新的中斷處理程序加入GIISR自
己的管理。GIISR 的主要作用就是判斷當(dāng)中斷來的時候，是不是其內(nèi)部數(shù)組中的某
個成員需要服務(wù)中斷。所以需要更多的信息用來判斷中斷是否匹配當(dāng)前的中斷服務(wù)
程序，所以我們需要把信息傳遞進(jìn)去，這里就是調(diào)用KernelLibIoControl。
具體的方法為：
KernelLibIoControl(hIsrHandler,IOCTL_GIISR_INFO,&giisr_info,
sizeof(GIISR_INFO), NULL, 0, NULL);
這里就是把 giisr_info 的內(nèi)容傳遞給剛才注冊的中斷，giisr_info 是一個
GIISR_INFO的結(jié)構(gòu)體，其內(nèi)容如下：
typedef struct _GIISR_INFO {
? ?? ? DWORD SysIntr;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? // SYSINTR for ISR handler to return
(if associated device is asserting IRQ)
? ?? ? BOOL CheckPort;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???// If true, check port to see if device is
asserting IRQ
? ?? ? BOOL PortIsIO;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? // Port is IO port (possibly true only for
x86)
? ?? ? BOOL UseMaskReg;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?//??If??true,??read??from MaskAddr??to
obtain mask
? ?? ? DWORD PortAddr;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???// Port Address
? ?? ? DWORD PortSize;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???// Port data width in bytes
? ?? ? DWORD Mask;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? // Mask??to??use??on??data??port??to
determine if device is asserting IRQ
? ?? ? DWORD MaskAddr;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???//??Address??of??register??to??use??as
mask
} GIISR_INFO, *PGIISR_INFO;

這些成員都是需要設(shè)置的，具體含義如下
SysIntr：這個中斷所對應(yīng)的系統(tǒng)中斷號，即第一步申請到的 SYSINTR，系統(tǒng)在
確定是當(dāng)前的設(shè)備出發(fā)的 IRQ 之后會返回這個 SysIntr
CheckPort：一般為 TRUE，如果為 FALSE 則直接返回 SysIntr，而不是判斷是
不是當(dāng)前設(shè)備觸發(fā)的中斷
PortIsIO：是不是IO端口，這個可能只是在 x86 下使用，我們置為 FALSE
UseMaskReg：是否使用地址來獲得 Mask，如果為TRUE，則Mask 字段無意義
PortAddr：實(shí)際上是可以判斷中斷是哪個設(shè)備出發(fā)的那個寄存器的地址
PortSize：PortAddr的位寬，標(biāo)志PortAddr是1字節(jié)(BYTE),2 字節(jié)(WORD)，
還是 4字節(jié)(DWORD)的寄存器，其他不支持
Mask：一個掩碼位，在UseMaskReg為FALSE 的情況下與PortAddr的值進(jìn)行
位或運(yùn)算，如果不為0，則確定為當(dāng)前設(shè)備觸發(fā)的中斷
MaskAddr：當(dāng) UseMaskReg為 TRUE 的時候，使用這個地址來獲得掩碼的值，
給動態(tài)的判斷中斷提供了接口
仔細(xì)看了上面各個成員的介紹，大家就應(yīng)該可以了解 GIISR 是如何判斷中斷是不
是當(dāng)前設(shè)備產(chǎn)生的。
所有的判斷依據(jù)就是這個結(jié)構(gòu)體。一般我們會將 CheckPort 置為 TRUE，然后讓
系統(tǒng)去讀取PortAddr地址處的值，這個值可以標(biāo)志是否為當(dāng)前設(shè)備觸發(fā)的中斷。
獲得這個值以后，與一個 mask 值進(jìn)行或運(yùn)算(&)，如果值不為 0，則認(rèn)為是當(dāng)前
設(shè)備觸發(fā)的中斷。這個 mask 值在 UseMaskReg 為 FALSE 時是成員 Mask，反
之是從 MaskAddr 地址處獲得。

/* ARMCE深入
KernelLibIoControl 的 源 代 碼 可 以 在 Kdriver.c 中 找 到 ， 就 是
SC_KernelLibIoControl 。 SC_KernelLibIoControl 直 接 調(diào) 用 的
NKKernelLibIoControl，這個函數(shù)同樣在 kdriver.c 中。分析源碼可知，就是調(diào)
用了 giisr.dll 中的 IOControl，參數(shù)為 IOCTL_GIISR_INFO，就是傳遞進(jìn)去了
一個 GIISR_INFO 結(jié)構(gòu)體，用來給 Index 標(biāo)示的數(shù)組元素賦值，這個 Index 就
是前面CreateInstance返回的那個數(shù)值，通過 hIsrHandler傳遞進(jìn)去。
*/

d)??下面就是啟動IST，等待Event，這里和IST模型沒有任何區(qū)別。

到這里全部的初始化就完成了，可以看出，和IST模型相比就是多了兩步 b)和 c)，
這兩步?jīng)Q定了中斷判斷的方式，這也是 IISR的根本所在。

? ?
3??中斷的判斷
下面詳細(xì)介紹下可安裝中斷在 ISR 中被判斷的過程。
同 樣 ， 中 斷 到 來 時 進(jìn) 入 的 函 數(shù) 是 OEMInterruptHandler ， 在
OEMInterruptHandler中會調(diào)用NKCallIntChain來遍歷該IRQ對應(yīng)注冊的IISR。
這是一個鏈表結(jié)構(gòu)，所以對中斷判斷程序是一個順序調(diào)用的過程，即先注冊的設(shè)備先
判斷，如果判斷到正確的結(jié)果，則返回合法的 SYSINTR，OEMInterruptHandler
也同樣返回這個值。所以即使后面的設(shè)備也符合條件，也不會被執(zhí)行。如果整個鏈表
中都沒找到正確的設(shè)備，則返回 SYSINTR_CHAIN。OEMInterruptHandler 在判
斷到返回結(jié)果為SYSINTR_CHAIN 時，即表示請求中斷的設(shè)備不在鏈表中。

/* ARMCE深入
NKCallIntChain 的代碼在 KDriver.c 中，是個非常簡單的函數(shù)，以傳遞進(jìn)來的
IRQ 為 Index 找到鏈表的頭，然后去調(diào)用各鏈表節(jié)點(diǎn)的 hIsrHandler，并且以
CreateInstance 的返回值為參數(shù)。當(dāng)有返回的值不是 SYSINTR_CHAIN 時，就返
回 這個值， 反之繼續(xù) 查找， 直到鏈表 尾部， 如果還沒 有找到， 就返 回
SYSINTR_CHAIN。
*/

4??自定義的 IISR
??我們可以不使用GIISR，而自己實(shí)現(xiàn)IISR功能，只要知道了IISR 的原理。

當(dāng)以某一個寄存器或者地址的值，不足以判斷到底是系統(tǒng)中哪個設(shè)備觸發(fā)的中斷
的時候，GIISR 就不是這么好用了。比如多個不同的外設(shè)，使用同一個GPIO 來觸發(fā)
中斷。外設(shè)需要讀取多個寄存器或者需要一個復(fù)雜些的計算(不只是簡單的一個&操作)
才能判定中斷是否是其產(chǎn)生的。這時候我們需要使用自己的一套 IISR的處理方式。
當(dāng)然我們不希望去改動整個微軟對于 IISR 的處理結(jié)構(gòu)，所以我們就要區(qū)分開來上
面介紹的 GIISR 的模型里，哪些是微軟的架構(gòu)，哪些是GIISR 自己的實(shí)現(xiàn)。

??微軟的 IISR 架構(gòu)：
a)??首先需要使用 LoadIntChainHandler 去注冊這個 IISR 的處理判斷程序的
dll，在這個 dll中除了需要一個判斷處理程序(也就是通過
LoadIntChainHandler傳遞進(jìn)去的那個參數(shù))，還需要一個CreateInstance
的函數(shù)，這個是必須的。在你不改動微軟內(nèi)核的情況下，名字也是固定的，詳
細(xì)地函數(shù)定義，可以參考 GIISR 的 CreateInstance。至于 IOControl，最
好也參考 GIISR 的定義一個，如果不需要去調(diào)用KernelLibIoControl 的話，
應(yīng)該是可以不實(shí)現(xiàn)的。

b)??在OEMInterruptHandler 中調(diào)用NKCallIntChain去遍歷鏈表，在調(diào)用處理
函數(shù)時將CreateInstance 的返回值作為參數(shù)傳遞進(jìn)去，如果處理函數(shù)在判斷
到不是自己觸發(fā)的中斷，應(yīng)該返回 SYSINTR_CHAIN，否則返回一個有意義
的 SYSINTR 值

c)??在需要注銷這個IISR 的時候，調(diào)用 FreeIntChainHandler，需要在dll中實(shí)
現(xiàn) DestroyInstance 這個函數(shù)，被系統(tǒng)調(diào)用，這個是可選的。

GIISR 自己的實(shí)現(xiàn)：
使用同一套代碼管理這些中斷處理程序，每個中斷處理程序在內(nèi)部的數(shù)組中占用
一項(xiàng)，這些項(xiàng)目記錄著中斷處理程序激活使用的SYSINTR 以及判定其觸發(fā)中斷的標(biāo)
準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)就是讀取某個寄存器或地址來用掩碼來判斷。同時這個數(shù)組項(xiàng)目對應(yīng)的
結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)就是通過KernelLibIoControl 傳遞進(jìn)去的。

??所以對于需要使用自己的特殊方式判斷中斷觸發(fā)的程序，可以使用自己的中斷判別
程序。
??我們可以為每一個中斷外設(shè)都實(shí)現(xiàn)自己的處理dll。在調(diào)用LoadIntChainHandler
時傳遞進(jìn)自定義的一個 dll 與處理函數(shù)，CreateInstance 一定要實(shí)現(xiàn)，不過返回值
可以忽略。
??在處理函數(shù)中，我們直接根據(jù)自己的外設(shè)來判斷中斷條件，然后返回相應(yīng)的
SYSINTR。

??其實(shí)使用 CreateInstance 的含義就是想把同一判斷類型的設(shè)備使用一套統(tǒng)一的
處理函數(shù)來判斷。CreateInstance 的返回值就是區(qū)別不同設(shè)備的這個 Index。

5 IISR資源的釋放
當(dāng)我們需要注銷這個 IISR 的時候，需要調(diào)用 FreeIntChainHandler，來將該中
斷服務(wù)從鏈表中刪除。

FreeIntChainHandler(hIsrHandler);
hIsrHandler 就是LoadIntChainHandler 的返回值。
??/*ARMCE 深入
FreeIntChainHandler 函數(shù)實(shí)現(xiàn)同樣在 loader.c 中的SC_FreeIntChainHandler。
所做的動作就是，如果有 DestroyInstance 函數(shù)，則調(diào)用 DestroyInstance。然后
調(diào)用 UnhookIntChain。UnhookIntChain的函數(shù)實(shí)現(xiàn)在 kdriver.c 中，是一個標(biāo)準(zhǔn)
的單向鏈表刪除其中一個元素的操作，這里不再詳細(xì)解釋。
??*/

6 使用 IISR的注意事項(xiàng)
由于 IISR 是動態(tài)的被加載的，也就是說注冊的 dll 會被加載到內(nèi)核空間。所以不
能調(diào)用任何非內(nèi)核的函數(shù)。
并且，如果將 IISR的 dll放在 bib文件的MODULES section里面，需要設(shè)置”K”
屬性，如
giisr.dll? ?? ?? ?? ?? ?$(_FLATRELEASEDIR)\giisr.dll? ?? ? NK? ?SHK

如果放在 FILES section 里面，需要保證沒有 fixup類型的變量。
? ???
六??WinCE 中斷的延遲
??1 造成中斷延遲的原因

圖 1 WinCE 中斷體系結(jié)構(gòu)

重新看圖 1。這里畫出了從硬件中斷發(fā)生，到 IST 運(yùn)行的全部過程，中間就是
我們要研究的延時部分。
圖中的”IST 延遲”標(biāo)志，實(shí)際上就是我們所說的中斷延時。但是將 IST 延時細(xì)
分，可以分為如下幾部分延時：
a)??ISR 延時
這部分延時是指從硬件觸發(fā)中斷到進(jìn)入OEM的 ISR程序的時間，在 ARM 體系
下，就是進(jìn)入OEMInterruptHandler 的時間。

b)??ISR 執(zhí)行時間
在 OEMInterruptHandler 中判斷 IRQ，并且返回相應(yīng)的 SYSINTR 的時間，
也是OEM最主要把握的時間。
c)??從ISR 返回到 IST運(yùn)行的時間
主要就是系統(tǒng)根據(jù)ISR 返回的SYSINTR激活相應(yīng)的Event，系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行，
到 IST執(zhí)行的這段時間

2 如何降低中斷延時
上面的中斷延時原因中，a)是我們一般不去過問的部分，這段代碼是微軟實(shí)現(xiàn)
的，原則上是可以改的，但是收效不大，而且可能引入 bug，建議不要去動。c)是
我們可以部分控制的，關(guān)鍵就是IST的優(yōu)先級，其他部分我們也使用微軟默認(rèn)的實(shí)
現(xiàn)。
b) 這 一 部 分 就 是 我 們 著 重 需 要 管 理 的 了 ， 因 為 這 一 塊 就 是
OEMInterruptHandler 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，是 OEM 自己實(shí)現(xiàn)的代碼。也就是說，判斷
中斷源，返回SYSINTR的過程是我們唯一較可行的控制中斷延時的地方。
關(guān)于這部分的優(yōu)化，首先就是盡量用較簡單的邏輯判斷 IRQ，來返回相應(yīng)的
SYSINTR，而且 OEMInterruptHandler 會調(diào)用NKCallIntChain，所以 IISR 的
鏈表長度與 IISR處理函數(shù)的效率也是影響中斷延時的重要因素。
一般在判斷 IRQ 的過程中，我們會把最可能出現(xiàn)、最頻繁出現(xiàn)的IRQ 放在最前
面判斷，比如系統(tǒng)時鐘。這樣在剛進(jìn)入OEMInterruptHandler就可以判斷到IRQ，
并返回，節(jié)省了時間，提高了效率。同樣這種方法也適用于 IISR，將最可能出現(xiàn)，
最頻繁出現(xiàn)的設(shè)備放在鏈表的前面，可以提高遍歷的效率。


七??總結(jié)
WinCE 下提供了較靈活的中斷處理方式，包括ISR，IST，IISR 三種主要方式。
對于 ARM 架構(gòu)下的系統(tǒng)開發(fā)，我們常用的就是 IST 與 IISR 兩種方式。兩種方式
從本質(zhì)上都是通過返回正確的SYSINTR來激活相應(yīng)的 IST來服務(wù)中斷。不同點(diǎn)只是對
IRQ 判斷的方式，IST 是內(nèi)置的 OEM 寫死的判斷程序，而 IISR 是通過一個預(yù)留的接
口，來動態(tài)注冊判斷程序，從而給了系統(tǒng)一個注冊新中斷的機(jī)會。同時 IISR 可以實(shí)現(xiàn)
中斷共享，在一個 IRQ 上通過鏈表的方式不斷添加判斷程序，從而讓多個設(shè)備共享同
一個 IRQ，同時又可以有自己獨(dú)立的中斷判斷程序。
在最后，我們分析了中斷延時的一些因素，這里并沒有詳細(xì)的進(jìn)行分析，只是提出
了一些降低中斷延時的方法。

參考文獻(xiàn)：
1.??Microsoft Windows CE .NET 中的中斷體系結(jié)構(gòu)? ? , Nat Frampton
2.??Platform Builder for Microsoft Windows CE 5.0 Help, Microsoft
3.??Microsoft Windows Embedded CE 5.0 source code, Microsoft

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的WinCE中断结构分析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。