中断的底半处理

RT-Thread不对中断服务例程所需要的处理时间做任何假设、限制，但如同其它实时操作系统或非实时操作系统一样，用户需要保证所有的中断服务例程在尽可能短的时间内完成（相当于中断服务例程在系统中拥有最高的优先级，会抢占所有线程优先执行）。这样在发生中断嵌套，或屏蔽了相应中断源的过程中，不会耽误了嵌套的其它中断处理过程，或自身中断源的下一次中断信号。

当一个中断发生时，中断服务例程需要取得相应的硬件状态或者数据。如果中断服务例程接下来要对状态或者数据进行简单处理，比如CPU时钟中断，中断服务例程只需对一个系统时钟tick变量进行加一操作，然后就结束中断服务例程。这类中断需要的运行时间往往都比较短。对于另外一些中断，中断服务例程在取得硬件状态或数据以后，还需要进行一系列更耗时的处理过程，通常需要将该中断分割为两部分，即上半部分（Top Half）和下半部分、底半部分（Bottom Half）。在Top Half中，取得硬件状态和数据后，打开被屏蔽的中断，给相关线程发送一条通知（可以是RT-Thread所提供的semaphore，event，mailbox或message queue等方式），然后结束中断服务例程；而接下来，相关的线程在接收到通知后，接着对状态或数据进行进一步的处理，这一过程称之为Bottom Half（底半处理）。

底半处理实现范例

在这一节中，为了详细描述Bottom Half在RT-Thread中的实现，我们以一个虚拟的网络设备接收网络数据包作为范例（例7-1a），并假设接收到数据报文后，系统对报文的分析、处理是一个相对耗时的，比外部中断源信号重要性小许多的，而且在不屏蔽中断源信号情况下也能处理的过程。

  1. /*
  2.  * 程序清单：中断底半处理例子
  3.  */
  4.  
  5. /* 用于唤醒线程的信号量 */
  6. rt_sem_t demo_nw_isr;
  7.  
  8. /* 数据读取、分析的线程 */
  9. void demo_nw_thread(void *param)
  10. {
  11.     /* 首先对设备进行必要的初始化工作 */
  12.     device_init_setting();
  13.  
  14.     /* 装载中断服务例程 */
  15.     rt_hw_interrupt_install(NW_IRQ_NUMBER, demo_nw_isr, RT_NULL);
  16.     rt_hw_interrupt_umask(NW_IRQ_NUMBER);
  17.  
  18.     /*..其他的一些操作..*/
  19.  
  20.     /* 创建一个semaphore来响应Bottom Half的事件 */
  21.     nw_bh_sem = rt_sem_create("bh_sem", 1, RT_IPC_FLAG_FIFO);
  22.  
  23.     while(1)
  24.     {
  25.         /* 最后，让demo_nw_thread等待在nw_bh_sem上 */
  26.         rt_sem_take(nw_bh_sem, RT_WAITING_FOREVER);
  27.  
  28.         /* 接收到semaphore信号后，开始真正的Bottom Half处理过程 */
  29.         nw_packet_parser (packet_buffer);
  30.         nw_packet_process(packet_buffer);
  31.     }
  32. }
  33.  
  34. int rt_application_init()
  35. {
  36.     rt_thread_t thread;
  37.  
  38.     /* 创建处理线程 */
  39.     thread = rt_thread_create("nwt",
  40.         demo_nw_thread, RT_NULL, 1024, 20, 5);
  41.  
  42.     if (thread != RT_NULL)
  43.         rt_thread_startup(thread);
  44. }

这个例子的程序创建了一个nwt线程，这个线程在启动运行后，将阻塞在nw_bh_sem信号上，一旦这个信号量被释放，将执行接下来的nw_packet_parser过程，开始Bottom Half的事件处理。接下来让我们来看一下demo_nw_isr中是如何处理Top Half，并开启Bottom Half的，如下例。

  1. void demo_nw_isr(int vector)
  2. {
  3.     /* 当network设备接收到数据后，陷入中断异常，开始执行此ISR */
  4.     /* 开始Top Half部分的处理，如读取硬件设备的状态以判断发生了何种中断*/
  5.     nw_device_status_read();
  6.  
  7.     /*..其他一些数据操作等..*/
  8.  
  9.     /* 释放nw_bh_sem，发送信号给demo_nw_thread，准备开始Bottom Half */
  10.     rt_sem_release(nw_bh_sem);
  11.  
  12.     /* 然后退出中断的Top Half部分，结束device的ISR */
  13. }

从上面例子的两个代码片段可以看出，中断服务例程通过对一个信号量对象的等待和释放，来完成中断Bottom Half的起始和终结。由于将中断处理划分为Top和Bottom两个部分后，使得中断处理过程变为异步过程。这部分系统开销需要用户在使用RT-Thread时，必须认真考虑中断服务的处理时间是否大于给Bottom Half发送通知并处理的时间。