Interrupción por software frente a la función

Question

Después de unos 3 años de trabajar con MCUs todavía no sé para qué sirven las interrupciones por software. He hecho varios trabajos con STM32 y nunca he utilizado las interrupciones por software. De hecho, esta es una gran pregunta para mí:

¿Por qué cuando podemos usar una función simple para hacer una tarea, debemos usar una interrupción de software? ¿Cuáles son las diferencias entre una interrupción de software y una función?

Cada vez que quieras, puedes llamar a una función (que has escrito para tu trabajo). Debería haber algunas ventajas en el uso de una interrupción de software en lugar de una simple función. No estoy seguro pero creo que hay un beneficio para las interrupciones de software: puedes asignar una prioridad para una interrupción de software, entonces puedes dar una prioridad más alta a la interrupción de software para evitar que la interrupción de hardware rompa tu tarea.

Answer 1

La principal diferencia entre una función y una interrupción de software es lo que se conoce como contexto .

• Una función se ejecuta dentro del contexto de su programa principal.
• Una interrupción se ejecuta dentro del contexto del manejador de la interrupción.

En un sistema simple esto puede no ser una diferencia real, y las interrupciones de software pueden ser utilizadas simplemente como una forma conveniente de proporcionar rutinas de biblioteca codificadas en la ROM - usted no necesita saber la dirección de cada rutina, sólo el código de identificación y el punto de entrada principal. Esto hace que tu código sea más portable.

Sin embargo, en sistemas más complejos, la interrupción del software puede ejecutarse en un entorno completamente diferente, conocido como contexto del núcleo . Normalmente su aplicación se ejecutaría en un contexto de usuario que tiene acceso limitado a los recursos. Sólo cuando se ejecuta en el contexto del núcleo puede realizar las tareas más complicadas -de hecho, algunos sistemas incluso limitan las instrucciones que se pueden ejecutar, por lo que se necesita un mecanismo para activar el código en el contexto del núcleo- y para ello se utiliza una interrupción.

Answer 2

Las interrupciones de software pueden utilizarse para terminar una tarea de interrupción con una prioridad menor. El código crítico para la sincronización suele tener una alta prioridad de interrupción para evitar una latencia excesiva. Una vez que la parte crítica para la sincronización está terminada, puede haber tareas adicionales que pueden ser demasiado críticas para la sincronización del bucle principal, pero no son tan críticas como para detener otras interrupciones de alta prioridad. El disparo de una interrupción de software de baja prioridad puede lograr esto.

Por ejemplo, suponga que tiene varios motores paso a paso, cada uno con su propio temporizador. Las interrupciones del temporizador tienen una alta prioridad para minimizar el jitter de los pasos. La tarea más crítica para la temporización puede ser tan simple como establecer o borrar un pulso de paso o avanzar las salidas de fase. Puede haber funcionalidad adicional requerida como el cálculo de las rampas de aceleración, el procesamiento de los sensores, etc. Ya que esto necesita ser procesado en cada paso, puede no ser apropiado procesar esto desde main() ya que el tiempo del bucle principal puede ser demasiado largo. Estas tareas adicionales pueden ser procesadas por una interrupción de software de baja prioridad para no aumentar la latencia de los otros canales de paso de alta prioridad.

¿Cuál es la diferencia entre una interrupción de software y una función?

Una función se llama inmediatamente desde donde se llama y no cambia el nivel de prioridad de la interrupción actual si se llama desde una interrupción. Una interrupción de software es un disparador de interrupción que hará que se llame a esa interrupción cuando su prioridad suba. Si una llamada a una función se insertara al final de una interrupción de alta prioridad, la función estaría contenida dentro de esa alta prioridad. Al disparar la interrupción de software de menor prioridad y luego regresar de la interrupción de alta prioridad, la función es llamada con la nueva (menor) prioridad.

Answer 3

Para ampliar un poco la respuesta de Majenko, las interrupciones de software se utilizan para implementar sistemas operativos, en particular la interfaz de llamada al sistema. Esto significa que las aplicaciones no necesitan estar enlazadas con el sistema operativo para hacer llamadas a funciones, y el cambio de contexto permite al SO limitar el acceso al hardware y aprovechar cosas como la memoria protegida.

Si no estás usando un SO y controlas todo el código en el MCU, probablemente no necesites usar interrupciones de software. (Aunque como mencionó Tut, pueden tener otros usos).

El Linux y MS-DOS Las interfaces de llamada al sistema en x86 utilizan interrupciones de software, así que las enlazaré como ejemplo.