4. 中断与异常管理：别让CPU空转，也别让它卡死

中断，是嵌入式系统的灵魂。没有中断，你的CPU就得像个傻子一样轮询——不停地问“按键按了吗？数据到了吗？定时器到了吗？”效率极低。有了中断，CPU可以安心睡大觉，有事才被叫醒。

但中断也是一把双刃剑。用不好，系统会莫名其妙地死机、数据错乱、优先级反转……我当年第一个产品就因为中断里做了个延时，整得现场工程师差点砸设备。嗯，咱们今天就把这块彻底讲透。

4.1 中断向量表：CPU的“紧急联络簿”

CPU怎么知道某个中断来了该跳到哪里去执行？靠的就是中断向量表。说白了，这就是一张地址表，每个中断源对应一个入口地址。

在OpenHarmony的LiteOS-M内核里，中断向量表通常放在Flash的起始地址。以ARM Cortex-M系列为例，向量表的前16个是系统异常，后面才是外设中断。

我个人习惯在启动文件里把不用的中断都指向一个空函数，防止野指针飞了。你想想看，如果某个中断意外触发，向量表里却是0xFFFFFFFF，CPU直接跳飞——这锅你背得起吗？

4.2 中断注册与处理函数：把“紧急联系人”写进系统

OpenHarmony的LiteOS-M提供了统一的中断管理接口。注册一个中断，三步走：

1. 配置中断控制器：设置触发方式（边沿/电平）、使能中断线
2. 注册中断处理函数：调用 LOS_HwiCreate
3. 使能全局中断：调用 LOS_IntUnlock

#include "los_hwi.h"

// 中断处理函数
static void UART_IRQHandler(uint32_t irqNum, void *arg)
{
    // 读取中断状态寄存器
    uint32_t status = REG_READ(UART_ISR);
    if (status & UART_RX_FLAG) {
        char c = REG_READ(UART_RBR);
        // 把数据放进环形缓冲区
        ringbuf_put(&rx_buf, c);
    }
    // 清除中断标志
    REG_WRITE(UART_ICR, status);
}

void uart_init(void)
{
    // 1. 配置UART硬件
    uart_hw_config();

    // 2. 注册中断：IRQ号、处理函数、触发方式、优先级、参数
    LOS_HwiCreate(UART_IRQ_NUM,       // 中断号
                  3,                   // 抢占优先级
                  0,                   // 子优先级
                  UART_IRQHandler,     // 处理函数
                  NULL);               // 参数

    // 3. 使能中断
    LOS_HwiEnable(UART_IRQ_NUM);

    // 4. 开全局中断
    LOS_IntUnlock();
}

我在项目中遇到过一个问题：注册中断时忘了使能，结果调试了一下午，最后发现中断根本没开。嗯，这种低级错误，犯过一次就记住了。

4.3 中断优先级配置：谁更重要，谁先跑

中断优先级决定了当多个中断同时发生时，CPU先处理谁。Cortex-M支持最多8~256级优先级（具体看芯片）。

OpenHarmony里，优先级数值越小，优先级越高。0是最高，不能随便用——那是给系统异常留的。

4.4 临界区保护与互斥锁：别让数据打架

中断和任务共享数据时，最容易出问题。比如一个全局变量，任务在写，中断在读——写了一半，中断来了，读到的数据是半成品。这就是典型的“竞态条件”。

解决思路很简单：在访问共享资源时，关掉中断。这段代码区域就叫“临界区”。

// 临界区保护示例
uint32_t intSave;

// 进入临界区：关中断，保存当前中断状态
intSave = LOS_IntLock();

// 操作共享数据
g_shared_counter++;
g_buffer[g_shared_counter] = data;

// 退出临界区：恢复中断状态
LOS_IntRestore(intSave);

但注意：临界区里不能做耗时操作！否则系统实时性会崩。我在项目中见过有人把打印日志放在临界区里——串口打印一个字符串要几毫秒，中断全被堵死了，系统直接“假死”。

如果是在任务之间共享资源，用互斥锁更合适：

// 创建互斥锁
LosMutex mutex;
LOS_MuxCreate(&mutex, "myMutex", 0, NULL);

// 任务A
void TaskA(void)
{
    while (1) {
        LOS_MuxPend(mutex, LOS_WAIT_FOREVER);
        // 访问共享资源
        do_something();
        LOS_MuxPost(mutex);
        LOS_TaskDelay(10);
    }
}

// 任务B
void TaskB(void)
{
    while (1) {
        LOS_MuxPend(mutex, LOS_WAIT_FOREVER);
        // 访问共享资源
        do_something_else();
        LOS_MuxPost(mutex);
        LOS_TaskDelay(10);
    }
}

4.5 避坑指南：中断服务程序不要做耗时操作

这是新手最容易踩的坑，也是我当年摔得最惨的地方。

我曾经在UART中断里直接调用 printf 打印接收到的数据。结果呢？printf内部要等待串口发送完成，而串口发送中断优先级比UART接收低——死锁了！系统直接卡死，连调试器都连不上。

中断服务程序的原则就一句话：快进快出。具体来说：

• 不要做I/O操作：读写文件、打印日志、操作显示屏
• 不要调用阻塞函数：信号量等待、互斥锁获取、延时函数
• 不要做浮点运算：FPU上下文保存开销大，能免则免
• 不要动态分配内存：malloc/free可能触发系统调用，不可重入

那中断里该做什么？只做最必要的事：

1. 读取硬件寄存器，保存数据到缓冲区
2. 清除中断标志
3. 发一个信号量或事件，通知任务去处理

说白了，中断只负责“接单”，任务负责“干活”。

// 中断里：只存数据，发信号
void TIM_IRQHandler(uint32_t irqNum, void *arg)
{
    // 1. 读取采样值
    uint32_t sample = REG_READ(ADC_DR);
    // 2. 存入缓冲区
    adc_buf[adc_idx++] = sample;
    // 3. 通知任务处理
    LOS_SemPost(g_adc_sem);
    // 4. 清中断标志
    REG_WRITE(TIM_ICR, 1);
}

// 任务里：处理数据
void AdcTask(void)
{
    while (1) {
        LOS_SemPend(g_adc_sem, LOS_WAIT_FOREVER);
        // 处理缓冲区数据
        process_adc_data();
    }
}

这样设计，中断执行时间只有几微秒，任务处理时间几百微秒甚至几毫秒——系统实时性杠杠的。

4.6 知识结构总览

下面这张图，把中断管理的核心脉络串起来了：

从向量表到底层保护，再到避坑指南，这条链路缺一不可。中断管理做得好，系统稳如老狗；做不好，调试到怀疑人生。

好了，中断这块就聊到这儿。记住我说的：中断里别干重活，重活交给任务干。这个原则能帮你避开90%的中断相关bug。