多级中断申请装置和方法

技术领域

本发明涉及系统电路设计领域，尤其涉及一种中断申请装置和方法。

背景技术

在系统电路设计中，系统电路中的处理器在执行处理指令时，中央处理 器会频繁地被一些异步或同步事件中断。

上述异步或者同步事件被称为中断或者异常。

中断是异步事件，主要由硬件，如输入/输出(I/O)设备、处理机调用、 时钟或定时器引起的，是随机发生的中断处理机的事件；异常是同步事件， 是某些特定指令执行的结果，如主存存取错、浮点数被零除、计算溢出等。 通常情况下，异常比中断频繁得多。随着产品系统设计越来越复杂，中断的 数目和频率显著地增加，这些中断是必要的，因为它们支持多个处理过程的 执行、多个外设的处理和各个组件的性能监控。

如图1所示为现有技术中一种中断申请原理示意图，在中断源比较少， 而且中断处理部分也可以提供足够的电路引脚的情况下，而直接将各个中断 源与设计电路引脚相连，当中断发生时，各个引脚自己去中断处理部分作中 断申请。这种做法的优点是中断控制比较简单，不足之处是要求每个中断源 都有自己的中断引脚，对于现在有很多中断的复杂的电路设计来讲，需要很 多引脚，不利于电路设计。

如图2所示为现有技术中另一种中断申请原理示意图，中断产生单元中 所有的中断源都接在一个多路选择器上，由多路选择器挑选出一个中断，结 合中断使能寄存器让中断处理部分进行处理。当中断源发出中断时，系统在 接受到申请后会根据中断的优先级对中断信号进行选择处理。然而，在中断 源很多的情况下，这样所形成的电路就会生成一个很大的多路选择器，占用 很大的寄存器。而且，如果系统由于功能升级的需要而要进行扩展时，所有 的电路都必须重新进行设计，因此其可扩展性很差。

发明内容

有鉴于此，本发明地目的在于提供一种系统电路内的中断申请装置，以 解决现有技术中在进行中断申请时，很多中断源引起的电路设计上的多引脚 问题和在有多路选择器时导致的多路选择器容量过大，而且扩展性很差。

本发明的另一目的在于提供一种系统电路内的中断申请方法，使得中断 申请处理具有良好的电路特性以及良好的可扩展性。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种多级中断申请的装置，其特征在于，包括：

中断标志寄存器，保存原始中断源的中断标志；

级中断标志寄存器，用于保存一级的中断标志；

总中断标志寄存器，用于保存最后一级的中断标志；

中断使能寄存器，用来给对应中断源配置一个使能位，保证每个中断源 的使能相互之间不被干扰；

级中断使能寄存器，用来在每一级中断标志寄存器对应的中断源进行使 能控制；

总中断使能寄存器，给最后的中断执行与否作出控制。

进一步，多级中断申请装置的中断源为多个时，可以进行分组；中断源 组构建时根据但不局限于中断的类型，中断发生的频率，以及中断处理程序 占用处理单元时间来均匀分配中断源；分组时可以将部分原始中断源看作非 原始中断源，然后再进行分组，合理利用各种中断标志寄存器和中断使能寄 存器。

进一步，多级中断申请装置的总中断标志寄存器是和中断处理单元相 连。总中断标志寄存器和中断处理单元的连接可以是一根引线或一根以上的 引线，直到满足系统输出引线的要求。

进一步，多级中断申请装置配备有一个总中断使能寄存器，和中断处理 单元相连接，来控制中断是否可以处理；每个中断源都配置有一个中断使能 寄存器；所述每个级中断标志寄存器都配置有一个级中断使能寄存器。

进一步，多级中断申请装置，增加中断标志寄存器和中断使能寄存器或 者增加级中断标志寄存器和级中断使能寄存器可以扩展多级中断申请装置 的处理能力。

一种中断处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

中断发生后；

A设置中断标志寄存器，对中断标志寄存器中的各个位进行设置；

B将中断标志寄存器和对应的中断使能寄存器进行组合；得到本级中断 申请，然后把这个申请作为上一级中断申请的一个中断源，重复步骤A，直 到最后一级中断标志寄存器；

C联合总使能位，进行中断申请；

D中断处理。

进一步，多级中断申请方法在所述步骤B中，对中断源进行分组时可以 根据中断源的类型，发生的频率，以及占用处理器时间均匀分配。

本发明层次分明，电路非常整齐，各个中断源之间互相没有影响，避免 了大选择器的出现，有很好的扩展性。

附图说明

图1现有技术中中断申请示意图；

图2现有技术中带多路选择器和中断使能寄存器的中断申请示意图；

图3三级各级中断标志寄存器的生成示意图；

图4总中断标志寄存器、总中断使能寄存器和中断处理单元的连接示 意图；

图5添加新中断源的示意图；

图6改进后多级中断申请步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明最佳实施方式。

如图3所示，在底层电路中，每一个中断源都有自己的中断使能寄存器 301、311、321和中断标志寄存器300、310，320，若干个和中断标志寄存 器300、310，320对应的中断源将中断写入中断标志寄存器300、310，320。 各个中断源的中断标志寄存器联合他们各自的中断使能寄存器，即同一个中 断源的中断使能寄存器和中断标志寄存器相与之后，将结果写入级中断标志 寄存器330，级中断标志寄存器330又联合它的级中断使能寄存器331，按 照上面同样的步骤进行，一直到最后一级中断标志寄存器，总中断标志寄存 器340形成；

如图4所示，在最高层总中断标志寄存器340和中断处理单元204相连， 总中断使能寄存器341和总中断标志寄存器340相与后与中断处理单元204 相连，在总中断使能寄存器341控制下和中断处理单元204完成一次中断的 处理。下级中断标志寄存器0(400)和下级中断使能寄存器0(401)既可 以是底层的中断标志寄存器和中断使能寄存器也可以是级中断标志寄存器 和级中断使能寄存器。

如果系统比较庞大，涉及的中断源也非常多，分成的组也很多，也可以 将已经成组的中断源，整体作为一个“中断源”。让这些“中断源”再次进 行分组。同时给他们设置级中断使能寄存器331。

经过上述不断分组之后，总中断标志寄存器340在满足系统要求的情况 下形成了。也就是说，我们可以逐级处理所有的中断源所产生的中断信号， 最后在顶层电路得到所需数目的中断输出(由系统的输出引脚数目来决定)， 发送给系统的中断处理单元204。

进一步，如果在电路设计中发生了设计改变，比如系统功能扩展，需要 增加中断源。只需要很简单的处理就可以增加，而不用重新进行设计。

如图5所示，系统新增加了两个中断：新中断源a和新中断源b，对应 新中断标志寄存器a和新中断标志寄存器b，如果系统中其他组中有多余的 空闲中断标志寄存器中的位可以利用，就将这两个新中断分配到其他组中； 如果系统中没有空闲的中断标志寄存器中的位可以利用，就给这两个新中断 重新设置新的中断标志寄存器和中断使能寄存器，而不用改动其他的设计； 新中断源a530使得新中断标志寄存器a和它的新中断使能寄存器a相与后， 将结果填到中断标志寄存器320中，同样，新中断源b540使得新中断标志 寄存器和它的新中断使能寄存器b相与后，将结果填到中断标志寄存器320 中。把新的中断源就添加近来了，然后，他们就按照以前的方式提出中断申 请。这样不用作很多得改进，两个新的中断就加入到系统中。当然，两个新 的中断也许会属于不同的组，做法也是一样的。如果因为增加了这个组导致 了上一级中断标志寄存器不够用的情况，同样可以再给上一级重新设置新的 级中断标志寄存器和级中断使能寄存器。如此，直到满足顶层电路得到所需 数目的中断输出。

如图6所示，在进行分组时，首先根据中断的发生，将底层的中断标志 寄存器设置，再设置底层中断使能寄存器，这样设置完毕后，让各中断源的 中断标志寄存器和中断使能寄存器相与，形成新的级中断标志寄存器；利用 它的级中断使能寄存器相与得到更高级的中断标志寄存器，依次类推，最后 会得到总中断标志寄存器；然后利用这个总中断标志寄存器给中断处理装置 提起中断申请，请求中断的处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，因此本发明保护范围以权利要求书的保护范围为准。