CN1904869B - 一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的方法和装置 - Google Patents

一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的装置，n个中断信号及其优先级信号分别输入预处理部分的n个预处理单元，每一预处理单元还输入一最低优先级信号，中断信号有效时，预处理单元输出该中断的优先级信号；n个优先级信号每两个为一组分别输入第一级比较电路的一比较单元，比较单元输出两个输入中的高优先级信号或在两个输入优先级信号相等时输出一个信号；前一级比较电路的输出按两个为一组再输入到下一级比较电路的比较单元，逐级比较直到输出当前最高优先级信号；中断查找电路比较当前最高优先级信号与各个中断优先级信号，输出当前最高优先级中断的中断号。本发明中断的优先级可灵活配置，且处理速度很快。

Description

一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种中断控制装置及方法，尤指查找最高优先级中断的方法和装置。
背景技术
在含有中央处理器(CPU)的系统中，软硬件协同工作是非常重要的。当硬件有事件发生需要软件进行处理时，常见的方法是使用中断方式通知软件。中断控制器用于收集中断并向CPU发送中断。
从图1可以看出，现有中断控制器是将各个中断源报告上来的中断与各个中断源的使能信号做“与”操作，当中断源与中断源使能同时有效时，选中所述中断源并将此中断向CPU报告。
但是，现有中断控制器中，各个中断的优先级是固定的，不能够进行灵活地配置。已知的固定优先级中断多采取“菊花链排队”的方式。其示意图如图2所示。设备1为拥有最高优先级的设备，当其有中断产生并且使能端有效时，设备1产生一个低电平有效的中断，此低电平有效的中断会阻塞中断优先级低的模块(如设备2，设备3等)的使能端，使之不能正常产生中断，直到此模块中断被处理完毕，释放低电平中断后，低优先级的中断才可以正常产生。因此，简单的说固定优先级没有优先级查找电路。
优先级不能灵活配置会给产品带来许多不便。比如，当芯片工作于不同的模式下(例如手机芯片工作于通话模式下或播放模式下等)，某些正常工作的中断源优先级需要临时提高，否则这些中断源永远无法获得中断资源。再比如当工作于调试模式下，某些与调试相关的中断源应该有更高的优先级。另外，现在的芯片一般都会在不同的产品中有不同的应用，针对这些应用，产品开发者也需要灵活的调整各个中断源的优先级。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的方法和装置，中断的优先级可灵活配置，且处理速度很快。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的装置，其特征在于，包括最高优先级选择电路和中断查找电路，最高优先级选择电路又可分为预处理部分以及包括多级比较电路的优先级比较部分，其中：
n个中断信号及其优先级信号分别输入预处理部分的n个预处理单元，每一预处理单元还输入一配置的最低优先级信号，当输入的中断信号有效时，相应预处理单元输出该中断的优先级信号，否则输出该最低优先级信号，其中为实用中断配置的优先级大于该最低优先级；其中，n为大于1的整数；
预处理部分输出的n个优先级信号，每两个为一组，分别输入优先级比较部分中第一级比较电路的一比较单元，每一比较单元输出两个输入中的高优先级信号或在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号；将前一级比较电路的输出按两个为一组，再分别输入到下一级比较电路的一比较单元比较后输出，如此逐级比较，直到输出为唯一的优先级信号，该输出的唯一的优先级信号即为当前最高优先级信号；
所述中断查找电路将所述当前最高优先级信号与各个中断的优先级信号进行比较，输出优先级为所述当前最高优先级的一个中断的中断号。
进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述预处理单元为一选择器，每一选择器的控制端连接到一中断信号，两个输入端分别连接到该中断的优先级信号以及最低优先级信号，该中断信号有效时，输出该中断的优先级信号，否则，输出该最低优先级信号。
进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述优先级比较部分中，如果输入某一级比较电路的优先级信号在分组后还余下一个优先级信号，则将其直接输出到下一级比较电路。
进一步地，上述装置还可具有以下特点：为中断配置的优先级是按其优先级信号数值大小顺序排列的，所述比较单元包括一减法器和一比较器，待比较的两个优先级信号分别输入到该减法器和该比较器，该减法器对两个输入信号进行减法运算，其输出连接到该比较器的控制端，从而根据运算结果控制该比较器输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号。
进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述中断查找电路包括n-1个级联的中断选择单元，第一个中断选择单元的输入为两个中断的中断号、其中一个中断的优先级信号以及所述最高优先级信号，在该中断的优先级信号等于所述最高优先级信号时输出该中断的中断号，否则，输出另一中断的中断号；其它中断选择单元的输入为前一级中断选择单元输出的中断号，一未输入过的中断的优先级信号以及所述最高优先级信号，同样，在该中断的优先级信号等于所述最高优先级信号时输出该中断的中断号，否则，输出从前一级中断选择单元输入的中断号，最后一级的中断选择单元的输出即为优先级为当前最高优先级的一个中断的中断号。
为了解决上述技术问题，本发明又提供了一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的方法，应用于采用中断方式且有中断配置功能的系统中，包括以下步骤：
(a)所述系统配置了n个中断，其优先级可配置，为各个实用中断配置的优先级均大于配置的一最低优先级；其中，n为大于1的整数；
(b)判断各个中断是否有效，若中断有效，采用该中断的优先级信号作为该中断当前的优先级信号，否则，以最低优先级信号作为该中断的当前优先级信号；
(c)将各个中断的当前优先级信号按两个一组进行第一次比较，输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号；
(d)将前一次比较后输出的优先级信号按两个为一组再次进行比较，输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号，如此逐次比较，直到比较后输出的优先级信号为一个，该信号为当前最高优先级信号；
(e)用当前最高优先级信号与各个中断的优先级信号逐一进行比较，如两者相等，则输出该中断的中断号，最后输出的中断号即为查找到的优先级等于当前最高优先级的一个中断的中断号。
进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述步骤(c)和(d)中，如果某次比较的中断优先级信号为奇数，将余下的一个优先级信号直接输出，进行下一次的比较。
进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述步骤(c)和(d)中，是将输入的要比较的两个优先级信号输入到一选择器的两个输入端，同时输入到一减法器中进行运算，该减法器的输出连接到该选择器的控制端，以根据该减法器的运算结果控制所述选择器输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号。
进一步地，上述装置还可具有以下特点：所述步骤(e)用n-1次比较来实现，第一次对两个中断进行选择，如其中一个中断的优先级和当前最高优先级相等，则选择该中断的中断号输出，否则输出另一中断的中断号；然后再对该输出的中断号和未输入过的另一个中断的中断号进行选择，如该未输入过的中断的优先级和当前最高优先级相等，则选择该未输入过的中断的中断号输出，否则，选择上一次选择到的中断号输出；如此逐次比较，最后得到的输出信号即为优先级等于当前最高优先级的一个中断的中断号。
进一步地，上述装置还可具有以下特点：如果当前存在有效中断，所述当前最高优先级信号为当前有效中断中优先级最高的中断的优先级信号，所述步骤(e)中查找到的中断号为当前有效中断中优先级最高的一个中断的中断号；在当前有效中断中优先级最高的中断有多个时，输出的是这些中断中最后一个与当前最高优先级信号比较的中断的中断号，即固定优先级最高的中断的中断号。
与现有技术相比，本发明可以适用于多处理器的多中断控制，不仅可以灵活配置优先级，并且采用的二分法具有更快的查找速度，提高了系统效率。
附图说明
图1为现有技术的中断控制器框图。
图2为现有技术的固定优先级中断电路的结构图。
图3为本发明实施例从多个有效中断中查找最高优先级中断的装置的结构图。
图4为本发明实施例中断查找电路的结构图。
具体实施方式
下面用一个实施例来详细说明本发明提出的从多个有效中断中查找最高优先级中断的装置和方法。
参见图3，所述装置包括：最高优先级选择电路和中断查找电路，其中，最高优先级选择电路又可分为预处理部分和优先级比较部分。
假定系统共配置了n个中断，其中可能有部分中断并未使用，以下称为预留中断，实际使用的中断以下称为实用中断。各中断的优先级可由软件进行灵活配置，如未配置，则系统默认其为一个最低优先级。一般来说，为实用中断配置的优先级高于最低优先级，以便查找，而预留中断可以配置为最低优先级。
所述预处理部分包括n个二选一的选择器SL1～SLn，选择器SLi的一输入为#i中断的优先级信号，i＝1，2，......n。所有选择器的另一输入均为最低优先级信号，该最低优先级信号可以是系统默认的，所述优先级信号用一个二进制数表示。选择器SLi的控制端与#i中断信号相连，当该中断信号有效时，选择器SLi输出#i中断的优先级信号，否则输出最低优先级信号。
所述优先级比较部分包括N级比较电路，2N-1＜n≤2N。最后一级包括一个比较单元外，其它各级包括多个比较单元。每一比较单元的结构是相同的，包括一选择器和一减法器。
第一级比较电路比较单元CPj，j＝1，2，......floor(n/2)，floor()为向下取整的运算符。预处理部分选择器SL2j-1和选择器SL2j输出的优先级信号输入到所述比较单元CPj的选择器和减法器，该减法器对两个输入的优先级信号做减法运算，根据运算结果输出控制信号(如高、低电平)到同一比较单元选择器的控制端，控制该选择器输出两个输入中的高优先级信号或在两个输入优先级信号相等时输出其中的一个信号(如第一输入端或第二输入端的信号)。例如，当优先级越高，相应优先级信号的二进制数值越大时，减法器用从选择器SL2j-1输入的优先级信号减去从选择器SL2j输入的优先级信号，如结果大于或等于0，则输出高电平，使相应的选择器输出从选择器SL2j-1输入的优先级信号，如果结果小于0，则输出SL2j-1输入的优先级信号。当然，也可设优先级信号的二进制数值越小时优先级越高，相应地，在结果大于0(或大于等于0)时输出选择从选择器SL2j输入的优先级信号，等等。
当n为偶数时，第一级比较电路有n/2个比较单元，刚好可以对预处理部分输出的n个优先级信号进行比较。如n为奇数，则将预处理部分输出的n个信号两两组合后，还有余下一个优先级信号，此时将该单独的优先级信号直接作为第一级比较电路的输出信号，即不经过比较单元，直接输入到第二级比较电路即可。
将第一级比较电路的比较单元两两组合，每两个比较单元的输出作为下一级比较电路一个比较单元的输入，由该比较单元从中选择出高优先级信号或在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号。如果该级余下一个单独的优先级信号则直接作为该下一级比较电路的输出信号输入到再下一级的比较电路，这样每经过一级比较电路，余下的需要继续比较的优先级信号基本减半。如此类推，经过N级比较电路后，将得到最后一个优先级信号。如果当前存在有效中断，则该优先级信号代表了当前有效中断中优先级最高的中断的优先级，如当前不存在有效中断，则输出的是最低优先级信号。不管哪种情况，以下均称该信号为当前最高优先级信号。
可以看出，每经过一级比较电路，需要继续比较的优先级信号数量减半，因此，文中将这种比较方法称为二分法。也可以采用冒泡法来确定最高的优先级。但采用二分法，可以用最小的时间资源，在最短的时间内确定最高的优先级。
本发明在中断比较的时候，中断源的优先级是固定的，但是在将所有中断都关断的时候，可以通过软件来更改各个中断源的优先级，或者使“预留中断”变成“使用中断”等。
在得到当前最高优先级信号后，还要查找出对应中断的中断号，每一中断的中断号是用唯一的二进制数来表示的。图4中的中断查找电路包括n-1个级联的中断选择单元INSm，m＝1，2，......n-1；每个单元包括一个二选一选择器SLm和一个比较器CPm。
第一个中断选择单元INS1的输入信号包括#n中断的中断号、#n-1中断的中断号、#n-1中断的优先级信号和最高优先级选择电路选中的当前最高优先级信号。其中两个中断号输入该单元的选择器SL1，#n-1中断的优先级信号和当前最高优先级信号输入该单元的比较器进行比较，如果两者相等，则该比较器输出#n-1中断的中断号，否则，输出#n中断的中断号。
对于后续的任一中断选择单元INSm，其中的选择器SLm的一个输入为前一级中断选择单元的输出，另一个输入为#n-m中断的中断号，而其中的比较器CPm的一个输入为#n-m中断的优先级信号，另一个输入为当前最高优先级信号。同样地，如果比较器CPm判断#n-m中断的优先级信号等于当前最高优先级信号，则控制选择器SLm输出该#n-m中断的中断号，否则，输出从上一级中断选择单元输入的中断号。
这样，如果当前存在有效中断，经过n-1个中断选择单元后，将输出查找到的一个具有当前最高优先级的有效中断的中断号。如果当前不存在有效中断，则不会输出有效中断的中断号，输出的可能是预留中断的中断号或无效信号。
在本发明中，有效中断的优先级可以设置成唯一的，也可以配置成相等的。如果多个实用中断的优先级配置为相同且同时有效时，由中断查找电路决定最后输出的是哪一个实用中断。例如，#7和#8中断优先级相同且只有该两个中断同时有效，则最高优先级选择电路得到的当前最高优先级信号即为这两个中断的优先级信号。在中断查找电路中，#8中断的优先级信号先在一中断选择单元与当前最高优先级信号比较，因为两者相等，该中断选择单元输出该#8中断的中断号，在下一中断选择单元，#7中断的优先级信号也与当前最高优先级信号相等，此时，尽管#7和#8中断优先级相同并且都为有效信号，但是经过以上运算应输出#7中断的中断号，因为在可选择的中断优先级相同的情况下，根据本方法各个中断源还有固定优先级可供判断。
因此，本发明兼容了优先级固定配置的情况。可以为多个中断初步配置相同的优先级，再由中断查找电路决定这些中断的优先顺序。
相应地，本实施例从多个有效中断中查找最高优先级中断的方法包括以下步骤：
步骤一，系统配置了n个中断，其优先级可由软件进行灵活配置，为每个实用中断配置的优先级均大于一最低优先级，预留中断的优先级可以设为最低优先级；
步骤二，判断各个中断是否有效，若中断有效，采用配置的该中断的优先级信号作为该中断当前的优先级信号，否则，以最低优先级信号作为该中断的当前优先级信号；
经过该步的预处理，得到了每一中断的当前优先级。
步骤三，将各个中断的当前优先级信号按两个一组进行第一次比较，输出两个输入中的高优先级信号，在两个输入优先级信号相等时输出其中的一个信号，如该次比较的中断优先级信号为奇数，将余下的一个优先级信号直接输出；
具体地，可以将用来比较的两个优先级信号输入一选择器，并输入到一减法器中进行运算，根据该减法器的运算结果控制所述选择器的输出。
步骤四，将前一次比较后输出的优先级信号按两个为一组再次进行比较，输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号，如该次比较的中断优先级信号为奇数，将余下的一个优先级信号直接输出；
步骤五，如此逐次比较，直到输出唯一的一个优先级信号，称为当前最高优先级信号，在存在有效中断时，该信号即为当前有效中断中优先级最高的中断的优先级信号；
步骤六，用当前最高优先级信号与各个中断的优先级信号按顺序逐一进行比较，如两者相等，则输出该中断的中断号，如此即可查找到优先级等于当前最高优先级的一个中断的中断号，如有多个中断优先级等于当前最高优先级级，则查找的是这些中断中最后进行比较的一个中断的中断号。
具体地，可以用n-1次比较来实现，第一次对两个中断A、B进行选择，并比较其中一个中断B的优先级和当前最高优先级，如两者相等，则选择中断B的中断号输出，否则输出中断A的中断号。然后再对该输出的中断号和另一个中断C的中断号进行选择，比较中断C的优先级和当前最高优先级，如两者相等，则选择中断C的中断号输出，否则，选择上一次选择出的中断号输出。如此逐次比较，最后得到的输出信号即为当前有效中断中优先级最高的一个中断的中断号。当然，如果当前没有有效中断，则选择的结果是预留中断的中断号或者是无效信号。

Claims (10)

1.一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的装置，其特征在于，包括最高优先级选择电路和中断查找电路，最高优先级选择电路又可分为预处理部分以及包括多级比较电路的优先级比较部分，其中：
n个中断信号及其优先级信号分别输入预处理部分的n个预处理单元，每一预处理单元还输入一配置的最低优先级信号，当输入的中断信号有效时，相应预处理单元输出该中断的优先级信号，否则输出该最低优先级信号，其中为实用中断配置的优先级大于该最低优先级；其中，n为大于1的整数；
预处理部分输出的n个优先级信号，每两个为一组，分别输入优先级比较部分中第一级比较电路的一比较单元，每一比较单元输出两个输入中的高优先级信号或在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号；将前一级比较电路的输出按两个为一组，再分别输入到下一级比较电路的一比较单元比较后输出，如此逐级比较，直到输出为唯一的优先级信号，该输出的唯一的优先级信号即为当前最高优先级信号；
所述中断查找电路将所述当前最高优先级信号与各个中断的优先级信号进行比较，输出优先级为所述当前最高优先级的一个中断的中断号。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预处理单元为一选择器，每一选择器的控制端连接到一中断信号，两个输入端分别连接到该中断的优先级信号以及最低优先级信号，该中断信号有效时，输出该中断的优先级信号，否则，输出该最低优先级信号。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述优先级比较部分中，如果输入某一级比较电路的优先级信号在分组后还余下一个优先级信号，则将其直接输出到下一级比较电路。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，为中断配置的优先级是按其优先级信号数值大小顺序排列的，所述比较单元包括一减法器和一比较器，待比较的两个优先级信号分别输入到该减法器和该比较器，该减法器对两个输入信号进行减法运算，其输出连接到该比较器的控制端，从而根据运算结果控制该比较器输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中断查找电路包括n-1个级联的中断选择单元，第一个中断选择单元的输入为两个中断的中断号、其中一个中断的优先级信号以及所述最高优先级信号，在该中断的优先级信号等于所述最高优先级信号时输出该中断的中断号，否则，输出另一中断的中断号；其它中断选择单元的输入为前一级中断选择单元输出的中断号，一未输入过的中断的优先级信号以及所述最高优先级信号，同样，在该中断的优先级信号等于所述最高优先级信号时输出该中断的中断号，否则，输出从前一级中断选择单元输入的中断号，最后一级的中断选择单元的输出即为优先级为当前最高优先级的一个中断的中断号。
6.一种从多个有效中断中查找最高优先级中断的方法，应用于采用中断方式且有中断配置功能的系统中，包括以下步骤：
(a)所述系统配置了n个中断，其优先级可配置，为各个实用中断配置的优先级均大于配置的一最低优先级；其中，n为大于1的整数；
(b)判断各个中断是否有效，若中断有效，采用该中断的优先级信号作为该中断当前的优先级信号，否则，以最低优先级信号作为该中断的当前优先级信号；
(c)将各个中断的当前优先级信号按两个一组进行第一次比较，输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号；
(d)将前一次比较后输出的优先级信号按两个为一组再次进行比较，输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号，如此逐次比较，直到比较后输出的优先级信号为一个，该信号为当前最高优先级信号；
(e)用当前最高优先级信号与各个中断的优先级信号逐一进行比较，如两者相等，则输出该中断的中断号，最后输出的中断号即为查找到的优先级等于当前最高优先级的一个中断的中断号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)和(d)中，如果某次比较的中断优先级信号为奇数，将余下的一个优先级信号直接输出，进行下一次的比较。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)和(d)中，是将输入的要比较的两个优先级信号输入到一选择器的两个输入端，同时输入到一减法器中进行运算，该减法器的输出连接到该选择器的控制端，以根据该减法器的运算结果控制所述选择器输出两个输入中的高优先级信号，或者在两个输入优先级信号相等时输出其中一个信号。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)用n-1次比较来实现，第一次对两个中断进行选择，如其中一个中断的优先级和当前最高优先级相等，则选择该中断的中断号输出，否则输出另一中断的中断号；然后再对该输出的中断号和未输入过的另一个中断的中断号进行选择，如该未输入过的中断的优先级和当前最高优先级相等，则选择该未输入过的中断的中断号输出，否则，选择上一次选择到的中断号输出；如此逐次比较，最后得到的输出信号即为优先级等于当前最高优先级的一个中断的中断号。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，如果当前存在有效中断，所述当前最高优先级信号为当前有效中断中优先级最高的中断的优先级信号，所述步骤(e)中查找到的中断号为当前有效中断中优先级最高的一个中断的中断号；在当前有效中断中优先级最高的中断有多个时，输出的是这些中断中最后一个与当前最高优先级信号比较的中断的中断号，即固定优先级最高的中断的中断号。
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Owner name: WUXI VIMICRO CO., LTD.

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Patentee after: Wuxi Vimicro Co., Ltd.

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Patentee before: Beijing Vimicro Corporation

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Free format text: FORMER OWNER: WUXI VIMICRO CO., LTD.

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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 214028 WUXI, JIANGSU PROVINCE TO: 226133 NANTONG, JIANGSU PROVINCE

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Effective date of registration: 20140306

Address after: 226133, No. 118, Renmin East Road, Linjiang Town, Haimen, Jiangsu, Nantong

Patentee after: Haimen Jiang Yong Investment & Development Co., Ltd.

Address before: 214028 national integrated circuit design (21-1), Changjiang Road, New District, Jiangsu, Wuxi, China, China (610)

Patentee before: Wuxi Vimicro Co., Ltd.

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Application publication date: 20070131

Assignee: Wuxi Vimicro Co., Ltd.

Assignor: Haimen Jiang Yong Investment & Development Co., Ltd.

Contract record no.: 2014320010046

Denomination of invention: Method and apparatus for searching maximum priority interrupt from a plurality of effective interrupts

Granted publication date: 20100414

License type: Common License

Record date: 20140415

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Granted publication date: 20100414

Termination date: 20180808