CN103077137A - 中断控制方法及中断控制单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中断控制方法及中断控制单元，其中方法包括：MCU收到所述中断请求后，从可编程逻辑器件的中断标记寄存器中读取中断源信息，其中，所述中断源信息是所述可编程逻辑器件在接收到来自于中断源设备的外部中断信号后，根据该外部中断信号记录在所述中断标记寄存器中的信息；所述MCU根据所述中断源信息生成中断任务；所述MCU指示相应的执行设备执行所述中断任务。本发明使用可编程逻辑器件与MCU协同工作的方式实现了中断控制，提高了中断控制单元的可扩展性，并且也有利于减少对MCU的资源占用。

Description

中断控制方法及中断控制单元

技术领域

本发明涉及一种中断控制方法及中断控制单元，属于中断控制技术领域。

背景技术

在一些机电结合的自动控制设备中，中断控制单元需要具有处理多路中断请求的能力，以便应对监控多路报警输入，或多路通信请求等场景。

为了实现该目的，现有技术的解决方案是将作为中断源的外设与微控制单元(Micro Control Unit，简称：MCU)直接连接，利用MCU自身的处理能力实现中断控制。这种方式的缺陷在于：来自于中断源的每一路外部中断信号就要占用MCU的一个输入引脚，同时需要MCU为该输入引脚分配相应的中断处理资源。当中断源数量较少时，这种方式尚能勉强维持正常功能；但当中断源数量较多时，由于MCU的输入引脚的数量总是有限的，因此难以满足大量外部中断信号的处理需求，使中断控制单元的可扩展性受到了限制。而且，随着中断源数量的增加，在MCU中占用的中断处理资源也会大量增加，因此增加了对MCU的资源占用。

发明内容

本发明提供一种中断控制方法及中断控制单元，用以提高中断控制单元的可扩展性，减少对MCU的资源占用。

本发明一方面提供一种中断控制方法，其中包括：

MCU收到所述中断请求后，从可编程逻辑器件的中断标记寄存器中读取中断源信息，其中，所述中断源信息是所述可编程逻辑器件在接收到来自于中断源设备的外部中断信号后，根据该外部中断信号记录在所述中断标记寄存器中的信息；

所述MCU根据所述中断源信息生成中断任务；

所述MCU指示相应的执行设备执行所述中断任务。

本发明另一方面提供一种中断控制单元，其中包括可编程逻辑器件及与该可编程逻辑器件通信连接的MCU，其中：

所述可编程逻辑器件用于当接收到来自于中断源设备的外部中断信号后，根据该外部中断信号在相应的中断标记寄存器中记录中断源信息；并用于当完成所述更新后，向所述MCU发出中断请求；

所述MCU用于当收到所述中断请求后，从所述可编程逻辑器件的所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息；并用于根据读取的所述中断源信息生成中断任务；并用于指示相应的执行设备执行生成的所述中断任务。

本发明使用可编程逻辑器件与MCU协同工作的方式实现了中断控制，不再需要将所有的中断源都连接MCU的输入引脚，从而克服了引脚数量的限制，满足了大量外部中断信号的处理需求，提高了中断控制单元的可扩展性；另外，由于MCU也不再需要为各个输入引脚分配中断处理资源，从而也有利于减少对MCU的资源占用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述中断控制单元实施例一的结构示意图；

图2为本发明所述中断控制方法实施例一的流程图；

图3为图2所示方法中MCU的软件结构示意图；

图4为本发明所述中断控制单元实施例二的结构示意图；

图5为本发明所述中断控制方法实施例二的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明所述中断控制单元实施例一的结构示意图，如图所示，该中断控制单元包括可编程逻辑器件10和与该可编程逻辑器件10通信连接的MCU20，其中，可编程逻辑器件10例如为现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称：FPGA)或复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，简称：CPLD)等器件。为了实现可编程逻辑器件10与MCU20的协同工作，二者之间可以具有必要的读写信号、片选使能信号和地址使能信号等的交互，这些信号的具体连接方式，可参见相关产品说明书，此处不再赘述。另外，可编程逻辑器件10内部各模块之间以及MCU20内部各模块之间均采用以黑粗线表示的内部总线连接，但采用其他连接方式也是可以，此处不做限定。

以下参见图2具体说明本实施例中的中断控制单元的工作原理：

步骤110，可编程逻辑器件10接收到来自于中断源设备的外部中断信号后，根据该外部中断信号在相应的中断标记寄存器中记录中断源信息，并向MCU20发出中断请求。

具体地，可以由可编程逻辑器件10中的寄存器记录模块11根据该外部中断信号在相应的中断标记寄存器中记录中断源信息；当寄存器记录模块11完成所述更新后，由中断请求模块12向MCU20发出中断请求。

其中，所述中断源设备是发出外部中断信号的设备，例如报警设备或有通讯请求的设备等，该外部中断信号可以对应多位数据，每位数据代表一路中断源。

其中，所述中断标记寄存器是可编程逻辑器件10中用于记录中断源信息的寄存器，该中断标记寄存器可以为多个，分别用于保存不同类型中断源的中断源信息。例如，可以设置一个中断标记寄存器用于保存脉冲沿触发型中断源的中断源信息；另外设置一个中断标记寄存器用于保存电平保持型中断源的中断源信息。每个中断标记寄存器均包括多位数据，每一位数据用于保存一路中断源的中断源信息。例如当收到中断源设备A发来的外部中断信号a时，则将相应中断标记寄存器中的相应位数据设置成有效状态。

步骤120，所述MCU20收到所述中断请求后，从所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息。

具体地，可以由MCU20中的中断读取模块21执行本步骤。在图1中，通过物理数据通道传输该中断源信息。其中，所述物理数据通道可以为8位或16位的地址和数据复用线。MCU20通过该中断源信息便可以得知哪个外设要请求什么样的中断。

可选地，所述MCU20可以在收到所述中断请求后，马上从所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息；或者也可以在收到所述中断请求后，先由周期设定模块25设定扫描周期，然后再由中断读取模块21在周期设定模块设定的扫描周期到达时，再从所述可编程逻辑器件的所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息。由于一个中断标记寄存器中可以记录多个中断源信息，因此，如果当预设的扫描周期到达时再进行读取，便可以一次读出多个中断源信息，从而有利于提高读取的效率，减少MCU20的工作负担，也便于管理读取时机。

步骤130，所述MCU20根据所述中断源信息生成中断任务。

具体地，可以由MCU20中的任务生成模块22执行本步骤。

当MCU20从可编程逻辑器件10的中断标记寄存器中读取出多个处于有效状态的中断源信息时，根据读取的多个所述中断源信息以及预设的优先级规则生成包含有多个中断任务的中断任务序列。

此处需要说明的是，某些中断请求具有特殊的需求，例如需要使用计数器或者模数转换器等硬件功能。如果由可编程逻辑器件10满足这种需要，则要求可编程逻辑器件10也具有这些硬件功能，但这样一来便会增加可编程逻辑器件10的成本。为了在成本与功能之间进行平衡，也可以不由可编程逻辑器件10处理这种特需中断请求，而由MCU20自行处理。例如，在图1中，中断源设备将特需中断请求直接发送给MCU20，由MCU20中的任务生成模块22根据该特需中断请求生成中断任务。由于MCU20通常都具有上述硬件功能，因此在不增加成本的前提下实现了尽可能多的功能。

步骤140，所述MCU20指示相应的执行设备执行所述中断任务。

具体地，可以由MCU20中的任务执行模块23执行本步骤。

其中，所述执行设备是用于具体执行中断任务的设备，可以是中断源设备本身，也可以是其他设备；可以是与MCU20直接连接受控的设备，也可以是经由可编程逻辑器件10间接连接受控的设备，该方案将在下述实施例二中进行说明。

步骤150，当所述执行设备执行完所述中断任务后，所述MCU20清除所述中断标记寄存器中记录的所述中断源信息。

具体地，可以由MCU20中的标记清除模块24执行本步骤。当所述中断源信息被清除后，所述MCU20再次对中断标记寄存器进行读取时，则认为相应位数据处于无效状态，从而不会再生存相应的中断任务；当所述执行设备虽然已经开始执行所述中断任务但尚未执行完毕时，相应的中断源信息并不会被清除，使所述MCU20再次对中断标记寄存器进行读取时，仍然认为相应位数据处于有效状态，并仍然保留相应的中断任务，以便指示所述执行设备继续对该中断任务进行执行，直到该中断任务被执行完毕。

当中断标记寄存器中记录的中断源信息针对的是电平保持型中断源时，可编程逻辑器件10可以根据外部中断信号实际的有无状态，自行清除中断标记寄存器中的相应中断源信息。当中断标记寄存器中记录的中断源信息针对的是脉冲沿触发型中断源时，则需要MCU20命令可编程逻辑器件10清除相应的中断源信息。因此，该步骤150和标记清除模块24是可选的。

以下参照图3说明图2所示方法中，MCU20的软件结构。

如图所示，MCU20中通过运行更新函数sur_message_update()，使用在当前扫描周期中的中断读取模块21读取到的中断源信息更新在前次扫描周期中读取到的中断源信息；然后通过运行调度函数sur_schedule_manage()，使任务生成模块22根据最新的中断源信息生成中断任务序列；最后通过运行执行函数sur_operation_execute()，使任务执行模块23指示相应的执行设备执行所述中断任务序列中的中断任务。在图3中，通过运行定时函数sur_timer_halt()，使周期设定模块25设定扫描周期，上述三个函数均在一个预设的扫描周期内完成，在当前的扫描周期结束后，继续在下一个扫描周期中运行上述三个函数。

实施例一使用可编程逻辑器件与MCU协同工作的方式实现了中断控制，不再需要将所有的中断源都连接MCU的输入引脚，从而克服了引脚数量的限制，满足了大量外部中断信号的处理需求，提高了中断控制单元的可扩展性；另外，由于MCU也不再需要为各个输入引脚分配中断处理资源，从而也有利于减少对MCU的资源占用。

图4为本发明所述中断控制单元实施例二的结构示意图，如前所述，所述执行设备可以是经由可编程逻辑器件10间接连接受控的执行设备。针对这种情况，本实施例具体说明如下：

当所述执行设备为马达或电机等的驱动器时，需要输出具有平滑控制效果的脉冲驱动信号对该驱动器进行驱动，由于生成这种脉冲驱动信号需要占用MCU20的处理资源，增加MCU20的工作负担。为了解决该问题，本实施例所述中断控制单元在可编程逻辑器件10中增设脉冲驱动模块13，直接驱动模块驱动器，如图5所示，具体工作原理如下：

步骤210，MCU20在所述可编程逻辑器件10中预先配置驱动控制曲线表。

具体地，可以由MCU20中的曲线配置模块26实现本步骤。在MCU20上生成驱动控制曲线表，然后通过物理数据通道传输给可编程逻辑器件10以实现配置。

其中，所述驱动控制曲线表由多个曲线点依次连接而成，每个曲线点自身具有ID号，并且包含有脉冲驱动信号参数，如驱动脉冲个数和驱动脉冲频率等。该驱动控制曲线表在MCU20中也有备份。

步骤220，当所述中断任务生成后，所述MCU20根据所述中断任务向所述可编程逻辑器件发送曲线点执行顺序的驱动命令。

具体地，可以由MCU20中的任务执行模块23实现本步骤。其中，所述曲线点执行顺序可以由排列在一起的曲线点的ID号表示，例如，第2号曲线点、第4号曲线点、第7号曲线点等。

步骤230，所述可编程逻辑器件10根据所述曲线点执行顺序依次查找相应的曲线点，并根据查找到的曲线点中的脉冲驱动信号参数生成脉冲驱动信号输出给所述驱动器。

具体地，可以由可编程逻辑器件10中的脉冲驱动模块13实现本步骤。例如可以通过ID号查找到相应的曲线点，然后根据脉冲驱动信号参数生成相应的脉冲驱动信号。例如，所述脉冲驱动信号参数为：驱动脉冲个数＝5个，驱动脉冲频率20Hz，则以20Hz的频率连续生成5个驱动脉冲传输给驱动器；此后，所述驱动器便可以在由可编程逻辑器件10发来的脉冲驱动信号的驱动下运行，来实现所述中断任务。当所述曲线点执行顺序中指定的最后一个曲线点所对应的脉冲驱动信号被生成后，脉冲驱动模块13将持续不断地输出该脉冲驱动信号，而不再受驱动脉冲个数的限制，以便驱动器能够被持续驱动。

本实施例二通过可编程逻辑器件10生成脉冲驱动信号来控制驱动器来实现中断任务，而不再由MCU20直接生成该脉冲驱动信号，因此减少了MCU20的工作负担。

此处需要说明的是，由于篇幅的限制，在图1中可以选择性设置的标记清除模块24和周期设定模块25虽然并没有显示在图4所示的实施例二中，但可以理解的是，如果实施例二中的MCU20也需要具有相应的功能，则也可以根据需要设置标记清除模块24和/或周期设定模块25，本实施例对此并不做限定。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种中断控制方法，其特征在于，包括：

MCU收到所述中断请求后，从可编程逻辑器件的中断标记寄存器中读取中断源信息，其中，所述中断源信息是所述可编程逻辑器件在接收到来自于中断源设备的外部中断信号后，根据该外部中断信号记录在所述中断标记寄存器中的信息；

所述MCU根据所述中断源信息生成中断任务；

所述MCU指示相应的执行设备执行所述中断任务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述MCU根据所述中断源信息生成中断任务包括：所述MCU根据读取的多个所述中断源信息以及预设的优先级规则生成包含有多个中断任务的中断任务序列；

对应地，所述MCU指示相应的执行设备执行所述中断任务包括：所述MCU指示相应的执行设备依次执行所述中断任务序列中的所述多个中断任务。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当所述执行设备执行完所述中断任务后，所述MCU清除所述中断标记寄存器中记录的所述中断源信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MCU根据所述中断源信息生成中断任务包括：所述MCU根据由所述中断源设备直接发来的特需中断请求生成中断任务。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MCU收到所述中断请求后，从所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息包括：所述MCU收到所述中断请求后，当预设的扫描周期到时，从所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述执行设备为驱动器时，所述方法还包括：所述MCU在所述可编程逻辑器件中预先配置驱动控制曲线表，该驱动控制曲线表中的各个曲线点中包含有脉冲驱动信号参数；

对应地，所述MCU指示相应的执行设备执行所述中断任务包括：

当所述中断任务生成后，所述MCU根据所述中断任务向所述可编程逻辑器件发送曲线点执行顺序的驱动命令；

所述可编程逻辑器件根据所述曲线点执行顺序依次查找相应的曲线点，并根据查找到的曲线点中的脉冲驱动信号参数生成脉冲驱动信号输出给所述驱动器。

7.一种中断控制单元，其特征在于，包括可编程逻辑器件及与该可编程逻辑器件通信连接的MCU，其中：

所述可编程逻辑器件用于当接收到来自于中断源设备的外部中断信号后，根据该外部中断信号在相应的中断标记寄存器中记录中断源信息；并用于当完成所述更新后，向所述MCU发出中断请求；

所述MCU用于当收到所述中断请求后，从所述可编程逻辑器件的所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息；并用于根据读取的所述中断源信息生成中断任务；并用于指示相应的执行设备执行生成的所述中断任务。

8.根据权利要求7所述的中断控制单元，其特征在于，

所述可编程逻辑器件包括：

寄存器记录模块，用于当接收到来自于中断源设备的外部中断信号后，根据该外部中断信号在相应的中断标记寄存器中记录中断源信息；

中断请求模块，用于当寄存器记录模块完成所述更新后，向所述MCU发出中断请求；

所述MCU包括：

中断读取模块，用于当收到所述中断请求后，从所述可编程逻辑器件的所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息；

任务生成模块，用于根据中断读取模块读取的所述中断源信息生成中断任务；

任务执行模块，用于指示相应的执行设备执行任务生成模块生成的所述中断任务。

9.根据权利要求8所述的中断控制单元，其特征在于，所述MCU还包括：标记清除模块，用于当所述执行设备执行完所述中断任务后，清除所述中断标记寄存器中记录的所述中断源信息。

10.根据权利要求8所述的中断控制单元，其特征在于，所述任务生成模块还用于根据由所述中断源设备直接发来的特需中断请求生成中断任务。

11.根据权利要求8所述的中断控制单元，其特征在于，所述MCU还包括：周期设定模块，用于设定扫描周期；所述中断读取模块还用于当收到所述中断请求后，在周期设定模块设定的扫描周期到达时，从所述可编程逻辑器件的所述中断标记寄存器中读取所述中断源信息。

12.根据权利要求8所述的中断控制单元，其特征在于，

所述MCU还包括曲线配置模块，用于在所述可编程逻辑器件中预先配置驱动控制曲线表，该驱动控制曲线表中的各个曲线点中包含有脉冲驱动信号参数；

所述任务执行模块还用于当所述中断任务生成后，根据所述中断任务向所述可编程逻辑器件发送曲线点执行顺序的驱动命令；

所述可编程逻辑器件还包括脉冲驱动模块，用于根据所述曲线点执行顺序依次查找相应的曲线点，并根据查找到的曲线点中的脉冲驱动信号参数生成脉冲驱动信号输出给所述驱动器。

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