CN201387606Y - 中断处理装置和物理连接状态翻转事件处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种中断处理装置和物理连接状态翻转事件处理装置。该中断处理装置包括：用于接收中断请求的接收模块；用于当接收到中断请求时触发屏蔽模块和定时器启动的调用模块；定时器；用于在启动后屏蔽接收到的中断请求的屏蔽模块；用于当监测到定时器的计时值达到设定门限值时，响应中断请求，同时停止屏蔽模块的运行的中断处理模块。该物理连接状态翻转事件处理装置包括：相互连接的物理芯片和中央处理器；物理芯片监测物理线路的连接状态，并产生中断请求；中央处理器包括：接收模块、调用模块、定时器、屏蔽模块以及处理模块。本实用新型在接收到中断请求后延迟设定时间再响应中断，可以提高中断处理效率，提高资源利用率。

Description

中断处理装置和物理连接状态翻转事件处理装置

技术领域

本实用新型涉及中断处理技术，尤其涉及一种中断处理装置和物理连接状态翻转事件处理装置。

背景技术

所谓中断，是指在计算机执行程序的过程中，系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理的事件时，中央处理器(CPU)根据接收到的中断请求暂时中断当前正在执行的程序，而转去执行要求中断的事件处理程序，待事件处理完毕后再返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。CPU在处理中断请求之前，先要保存现场，即先将本地通用寄存器里的当前数值保存到系统内存里。

CPU中通用寄存器的数量视CPU的架构不同而不同，因此保存现场的操作会消耗CPU一定的运行时间。另外，CPU处理中断也需要一定的时间，当频繁发生中断事件，或发生不稳定的中断事件时，就会增加CPU的负荷，浪费系统资源，还可能会影响CPU的正常运行。

上述影响CPU正常运行，浪费系统资源的一种典型情况是发生在以太网物理连接状态翻转导致的中断事件中。

以太网采用载波监听多路访问及冲突检测(Carrier Sense MultipleAccess/Collision Detect；以下简称：CSMA/CD)技术，是目前常用的传输技术，以高速率运行在多种类型的电缆上。遵循IEEE802.3协议族的物理层(PHY)芯片作为以太网的收发器，用于在物理线路上接收或发送以太网的帧，并监测各物理线路的通断状态，也就是物理连接状态的翻转。媒体访问控制(Media Access Control；以下简称：MAC)芯片负责连接PHY芯片和CPU，接收或发送以太网的帧，提供CPU访问PHY芯片的管理接口。具体地，MAC芯片通过媒体独立接口(Medium Independent Interface；以下简称：MII)来访问PHY芯片内部寄存器。MII是IEEE802.3协议族定义的接口，在进行寄存器访问过程中，CPU通过MAC芯片依据固定的时序读取PHY芯片。MII的时钟频率在0～25兆赫兹(MHz)的范围内，CPU读取一个PHY寄存器的耗时最少要64个时钟。按照最高时钟频率25MHz来计算，CPU从发起寄存器读操作到得到数据，最快也要2.56微秒(μs)。

当发生物理连接状态翻转时，需要CPU读取当前物理线路的通断状态、传输速度、双工模式等信息后提供给链路层，即需要CPU通过MII至少访问PHY芯片中的控制寄存器、状态寄存器、对端协商能力寄存器等三个寄存器，这个操作过程最快也要消耗7.68μs。

CPU可以有两种方式来触发处理物理连接状态翻转事件，一种方式是当PHY芯片监测到发生物理连接状态翻转时，向CPU发送中断请求来请求CPU读取内部寄存器，另一种是关闭PHY芯片发现物理连接状态翻转事件时发送中断请求的功能，而采用定时器计时，由CPU周期性地访问PHY芯片的内部寄存器来读取物理线路的状态等信息。

上述两种方式各自存在着一些缺陷：采用第一种方式时，如果以太网的物理线路在短时间内发生抖动，就可能发生多次中断，并请求CPU处理，但可以认为只有CPU的最后一次处理是有效的，而抖动期间发生的中断都不能反应物理线路的稳定状态，因此会造成系统资源的浪费，且CPU多次处理所消耗的时间会影响CPU的正常运行。采用第二种方式时，即使物理线路的连接状态稳定，也需要CPU周期性地访问，同样浪费系统资源，且定时周期的设定难以兼顾减少系统资源浪费和实时响应物理连接状态翻转的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种中断处理装置，以改善中央处理器在处理中断过程中的资源利用率。

本实用新型的另一目的是提供一种物理连接状态翻转事件处理装置，以提高中央处理器处理以太网物理连接状态翻转事件的效率，提高系统资源利用率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种中断处理装置，包括：

接收模块，用于接收中断请求；

调用模块，与所述接收模块相连，用于当接收到中断请求时触发屏蔽模块和定时器启动；

定时器，与所述调用模块相连，用于在启动后开始计时；

屏蔽模块，与所述调用模块相连，用于在启动后屏蔽接收到的中断请求；

中断处理模块，与所述定时器和屏蔽模块分别相连，用于当监测到所述定时器的计时值达到设定门限值时，响应所述中断请求，同时停止所述屏蔽模块的运行。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种物理连接状态翻转事件处理装置，包括：相互连接的物理芯片和中央处理器，且，

所述物理芯片包括：

监测模块，与以太网的物理线路相连，用于监测所述物理线路的连接状态；

中断请求模块，与所述监测模块相连，用于监测到所述物理线路的连接状态变化时，产生中断请求并发送，

所述中央处理器包括：

接收模块，用于接收中断请求；

调用模块，与所述接收模块相连，用于当接收到所述中断请求时触发屏蔽模块和定时器启动；

定时器，与所述调用模块相连，用于在启动后开始计时；

屏蔽模块，与所述调用模块相连，用于在启动后屏蔽所述中断请求模块发送的中断请求；

处理模块，与所述定时器和屏蔽模块分别相连，用于当监测到所述定时器的计时值达到设定门限值时，响应所述中断请求，同时停止所述屏蔽模块的运行。

由以上技术方案可知，本实用新型结合发送中断请求和定时器计时的技术手段，在接收到中断请求后延迟设定时间再响应中断，可以避免频繁中断请求或异常中断请求对中央处理器正常运行的干扰，提高系统资源的利用率。在以太网物理连接状态翻转事件的处理请求中，在中断请求后延迟设定时间再响应物理连接状态翻转的事件，可以克服物理线路状态抖动时频繁中断浪费的系统资源，提高事件处理效率，改善系统资源利用率。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例所提供的中断处理装置的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例所提供的物理连接状态翻转事件处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

第一实施例

图1为本实用新型第一实施例所提供的中断处理装置的结构示意图，本实施例的中断处理装置具体包括接收模块15、调用模块11、定时器12、屏蔽模块13和中断处理模块14。其中，接收模块15用于接收中断请求；调用模块11与接收模块15相连，用于当接收到中断请求时触发屏蔽模块13和定时器12启动；定时器12与调用模块11相连，用于在启动后开始计时；屏蔽模块13与调用模块11相连，用于在启动后屏蔽接收到的中断请求；中断处理模块14与定时器12和屏蔽模块13分别相连，用于当监测到定时器12的计时值达到设定门限值时，响应中断请求，同时停止屏蔽模块13的运行，准备接收下一个中断请求。

具体的，屏蔽模块13可以包括屏蔽单元131，屏蔽单元131与接收模块15相连，用于在启动后向接收模块15发送屏蔽指令，以丢弃接收到的中断请求，具体可以是丢弃计时门限时间内所有接收到的中断请求。中断处理模块14对中断请求的响应，可以是处理最初接收到的中断请求，也可以是根据该中断请求执行相应的操作。

本实施例的技术方案中，中断处理装置可以设置在CPU中，以软件和/或硬件的形式实现，当接收到中断请求时，并不立即处理，而是通过计时延迟一段时间后再进行处理。例如可以延迟300毫秒(ms)后再响应中断请求。采用上述技术方案，如果出现不稳定的异常中断请求或频繁出现中断请求时，CPU可以有一段延迟时间，减少频繁响应中断请求所耗费的系统资源，从而优化系统资源的利用率。

第二实施例

图2为本实用新型第二实施例所提供的物理连接状态翻转事件处理装置的结构示意图，本实施例的装置具体应用于对以太网物理线路连接状态翻转事件所导致的中断请求进行处理的情况，该装置包括：相互连接的物理芯片21和中央处理器22。具体地，该物理芯片21包括：监测模块211和中断请求模块212。监测模块211与以太网的物理线路相连，用于监测物理线路的连接状态；中断请求模块212与监测模块211相连，用于监测到物理线路的连接状态变化时，产生中断请求并发送。该中央处理器22包括：接收模块221、调用模块222、定时器223、屏蔽模块224和处理模块225。接收模块221用于从物理芯片21中接收中断请求；调用模块222与接收模块221相连，用于当接收到中断请求时触发屏蔽模块224和定时器223启动；定时器223与调用模块222相连，用于在启动后开始计时；屏蔽模块224与调用模块222相连，用于在启动后屏蔽中断请求模块212发送的中断请求；处理模块225用于当监测到定时器223的计时值达到设定门限值时，响应该中断请求，同时停止屏蔽模块224的运行，准备接收下一个中断请求。

在本实施例中，定时器可以采用嵌入式操作系统里面普遍提供的称为“timer”的功能，能通过系统提供毫秒级的时间精度，通过为定时器设置一个计时长度，定时器在启动运行之后，计时达到设置的计时长度之后，会执行用户要求的某个操作，通常这个操作都会以函数的形式和定时器关联起来。一般计时长度都是定时器精度的整数倍。

在本实施例中，该屏蔽模块224可以包括一关断单元2241。关断单元2241用于在启动后向物理芯片21发送关断指令，以停止中断请求模块212产生中断请求。

或者，与第一实施例类似，该屏蔽模块也可以包括屏蔽单元。屏蔽单元与接收模块相连，用于在启动后向接收模块发送屏蔽指令，以丢弃接收到的中断请求。

在本实施例中，当处理以太网物理连接状态翻转导致的中断请求时，处理模块对中断请求的响应方式可以有多种。

例如，处理模块225的结构形式之一为包括：计时监测单元2251、物理线路查询单元2252、状态信息传输单元2253和停止屏蔽单元2254。计时监测单元2251与定时器223相连，用于监测定时器223的计时值；物理线路查询单元2252与计时监测单元2251和物理芯片21分别相连，用于当计时监测单元2251监测到定时器223的计时值达到设定门限值时，查询物理芯片21所连接的物理线路的状态信息；状态信息传输单元2253与物理线路查询单元2252相连，用于将状态信息传输给链路层；停止屏蔽单元2254与计时监测单元2251和屏蔽模块224分别相连，用于当计时监测单元2251监测到定时器223的计时值达到设定门限值时，停止屏蔽模块224的运行，可以是停止接收模块221对中断请求的丢弃，也可以是发送指令恢复中断请求模块212产生中断请求的功能。

本实施例的中央处理器所包括的功能模块可以通过软件和/或硬件来实现。例如，可以采用低级中断服务子程序(Lower Interrupt Service Routine；以下简称：LISR)来实现，LISR可以在产生中断时保存CPU当前执行程序的现场，然后调用中断处理函数完成中断处理，再恢复被中断的程序现场，继续运行。系统将中断服务例程注册到PHY芯片的中断上，同时提供一个定时器函数，由中断服务例程和定时器函数配合起来完成链路的物理连接状态翻转的处理，并将翻转后的链路状态通告给链路层。其具体过程为：物理线路发生连接状态的变化，PHY芯片的中断请求模块产生中断请求向CPU发送；CPU接收到中断之后，调用中断服务例程；在中断服务例程的执行过程中，启动定时器，设置定时器的超时门限值为Δt，一般可以选择为300ms，同时关闭PHY芯片产生中断请求的功能，也就是在300ms内，即使物理线路再次发生连接状态的翻转，系统也会不处理；当计时达到300ms时，CPU调用物理连接翻转处理函数，查询PHY芯片所连物理线路的连接状态，完成对当前连接状态的查询，并将最新的连接状态通告给链路层。然后重新打开PHY芯片的中断功能，等待下一次中断请求的产生。

本实用新型实施例提供了一种高效的以太网链路物理连接状态翻转事件处理方案，当物理线路连接状态发生抖动而连续产生中断请求时，本实施例的方案可以忽略设定时间门限值之内发生的多次中断请求，从而能避免CPU资源浪费，且能避免多次无意义中断请求的处理，能提高效率。同时，本实用新型实施例的方案不必周期性地查询PHY芯片的物理线路状态，同样可以减少嵌入式设备在处理以太网链路物理连接状态翻转事件的CPU资源消耗。

本实用新型实施例尤其适用于嵌入式系统控制的以太网设备，典型如以太网交换机或者路由器，能够提高这类设备对PHY芯片的物理连接状态翻转事件的处理效率，优化系统资源利用率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分功能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，执行上述实施例；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实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1、一种中断处理装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收中断请求；

调用模块，与所述接收模块相连，用于当接收到中断请求时触发屏蔽模块和定时器启动；

定时器，与所述调用模块相连，用于在启动后开始计时；

屏蔽模块，与所述调用模块相连，用于在启动后屏蔽接收到的中断请求；

中断处理模块，与所述定时器和屏蔽模块分别相连，用于当监测到所述定时器的计时值达到设定门限值时，响应所述中断请求，同时停止所述屏蔽模块的运行。

2、根据权利要求1所述的中断处理装置，其特征在于，所述屏蔽模块包括：

屏蔽单元，与所述接收模块相连，用于在启动后向所述接收模块发送屏蔽指令，以丢弃接收到的中断请求。

3、一种物理连接状态翻转事件处理装置，其特征在于，包括：相互连接的物理芯片和中央处理器，且，

所述物理芯片包括：

监测模块，与以太网的物理线路相连，用于监测所述物理线路的连接状态；

中断请求模块，与所述监测模块相连，用于监测到所述物理线路的连接状态变化时，产生中断请求并发送，

所述中央处理器包括：

接收模块，用于接收中断请求；

调用模块，与所述接收模块相连，用于当接收到所述中断请求时触发屏蔽模块和定时器启动；

定时器，与所述调用模块相连，用于在启动后开始计时；

屏蔽模块，与所述调用模块相连，用于在启动后屏蔽所述中断请求模块发送的中断请求；

处理模块，与所述定时器和屏蔽模块分别相连，用于当监测到所述定时器的计时值达到设定门限值时，响应所述中断请求，同时停止所述屏蔽模块的运行。

4、根据权利要求3所述的物理连接状态翻转事件处理装置，其特征在于，所述处理模块包括：

计时监测单元，与所述定时器相连，用于监测所述定时器的计时值；

物理线路查询单元，与所述计时监测单元和所述物理芯片分别相连，用于当监测到所述定时器的计时值达到设定门限值时，查询所述物理芯片所连接的物理线路的状态信息；

状态信息传输单元，与所述物理线路查询单元相连，用于将所述状态信息传输给链路层；

停止屏蔽单元，与所述计时监测单元和所述屏蔽模块分别相连，用于当监测到所述定时器的计时值达到设定门限值时，停止所述屏蔽模块的运行。

5、根据权利要求3所述的物理连接状态翻转事件处理装置，其特征在于，所述屏蔽模块包括：

关断单元，用于在启动后向所述物理芯片发送关断指令，以停止所述中断请求模块产生中断请求。

6、根据权利要求3所述的物理连接状态翻转事件处理装置，其特征在于，所述屏蔽模块包括：

屏蔽单元，与所述接收模块相连，用于在启动后向所述接收模块发送屏蔽指令，以丢弃接收到的中断请求。

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