Interrupciones

Interrupciones:

Este artículo no pretende abarcar una definición completa de lo que son las interrupciones, ya que mucha se ha hablado previamente de ellas en otros foros y enciclopedias. Sin embargo es necesario tener una breve descripción de lo que son.

Una interrupción es un recurso del cual disponen la mayoría (sino todos) los procesadores y microcontroladores en el mercado hoy en día, el cual, permite abrir una brecha en la continuidad de desarrollo de un programa en ejecución, para atender una necesidad, ya sea externa o interna.

Como ejemplo, un botón de RESET en un dispositivo puede ser visto como una fuente de interrupción, que de manera asíncrona, detiene todos los procesos y reinicia el sistema por completo y dependiendo del sistema, lo lleva a un estado inicial.

Las interrupciones se manejan de distintas formas según el procesador, fabricante, desarrollador, etc. Hablando a nivel de microcontroladores, la mayoría tienen algo en común, y es como atienden dicha interrupción. Al recibirse una señal de interrupción, se abre la brecha en la continuidad del programa en ejecución, y se recurre a un registro llamado “Handler”, el cuál, dependiendo del microcontrolador, contendrá el código de ejecución para atender la interrupción, o contendrá una dirección donde se encontrará dicho código. Todo esto hablando a muy groso modo, ya que cada familia de microcontroladores puede poseer características específicas y únicas.

Entre las utilidades de las interrupciones podemos encontrar cosas tan simples como cambiar el valor de un puerto de 0 a 1, hasta cosas tan complejas como lo es un despachador de tareas, ambas inclusive; he allí, el poder de este recurso, que nos permite pasar de una ejecución lineal de un programa a una simulación de ejecución multitareas.

Como antes se mencionó, las interrupciones pueden tener fuentes internas y externas. Una fuente de interrupción interna puede ser por ejemplo, un error por overflow o un contador; una fuente externa, como ya se mencionó, puede ser un botón de reset, también una señal de control o un detector de cambios de nivel.

Interrupciones en microcontroladores [Freescale]

Para explicar el funcionamiento de las interupciones para este fabricante de microcontroladores, tomaremos de ejemplo al MC9S08QE128 de la familia HCS08.

Las interrupciones en el MC9S08QE128 tienen un manejo por registros de vectores, con un vector por tipo de interrupción (módulos). Esto significa, que para cada fuente de interrupción, existe un registro el cual tiene la dirección del handler de dicha interrupción. Este tipo de organización por vectores de interrupción, tiende a ser más sencillo de comprender y normalmente no es necesario realizar un polling exhaustivo a para determinar la fuente de interrupción.

Para el control de las interrupciones, existen una máscara global y una máscara para cada fuente de interrupción.

La máscara global para las interrupciones se encuentra en el registro CCR (Condition Code Register), específicamente el bit I. Esta máscara inhibe la mayoría de las interrupciones, sin embargo, casi todos los RESET no se ven afectados por esta máscara.

RESETs:

Entre las interrupciones encontramos este tipo de excepciones, que normalmente pertenece al grupo de control del sistema.

Cuando se lleva a cabo un Reset:
-La mayoría de los registros de estado y control son reiniciados y se obtiene el handler
-Se desactivan todos los modulos
-Todos los pines se configuran como pines de proposito general de input en alta impedancia sin pullup
-Se activa la máscara de interrupciones (BIT I CCR)
-El stack pointer SP se ubica en 0x00FF.

Existen varias fuentes de reset:

-Power-on-reset (POR): Inicio del equipo
-External pin reset (PIN): Si está configurado, el pin /RESET será la fuente de la interrupcion
-Watchdog - COP (Computer Operating Properly): un modulo adicional que se encarga de verificar que el programa en ejecucion no se ha quedado en un loop infinito o en una traba.
-Opcode ilegal (ILOP): se trata de ejecutar una instruccion considerada ilegal.
-Bajo voltaje(LVD): ya sea por advertencia o deteccion de bajo voltaje.
-Reinicio forzado por debug.

Vectores de Interrupcion para el MC9S08QE128:

En la siguiente imagen se pueden observar todos los vectores de interrupcion, además organizados por prioridad. Aqui se detallan las máscaras (ENABLE) para cada interrupción, así como su fuente (SOURCE).

Fuentes de interrupciones:

WATCHDOG:

Generado por el Computer Operating Properly (COP)
Mask: Registro SOPT1, bit COPE

IRQ:

Interrupción externa manejada según la configuración del registro IRQSC
Mask: Registro IRQSC, bit IRQPE

LVD:

Interrupción generada por el detector de bajo voltaje
Mask: Registro SPMSC1, bit LVDE (set), bit LVDIE (set), bit LVDRE (clear)

TPMx - TOF:

Overflow de contador
Mask: Registro TPMxSC, bit TOIE

TPMx - CHnIE:

Evento CCP (Capture\Compare\PWM) en el canal n
Mask: Registro TPMxCnSC, bit CHnIE

RTC:

Overflow del contador del Real Time Clock
Mask: Registro RTCSC, bit RTIE

SCI - TX:

Interrupción del módulo de transmisión de datos serial
Mask: Registro SCIxC2, bit TIE, bit TCIE

SCI - RX:=

Interrupción del módulo de recepción de datos serial
Mask: Registro SCIxC2, bit RIE, bit ILIE; Registro SCIxBDH, bit LBKDIE, bit RXEDGIE

ACMPx:

Comparador análogo, la interrupción se activa cuando una comparación ocurre en el módulo
Mask: Registro ACMPx, bit ACIE

ADC:

Conversor analógico-digital, interrumpe cuando se termina una conversión AD
Mask: Registro ADCSCI, bit AIEN

KBIx:

KBI (Keyboard interrupts) - MC9S08QE128, interrupción proveniente de cualquiera de los pines disponibles en los módulos KBI
Mask: Registro KBIxSC, bit KBIE

IICx:

El flag de la interrupción IICIF del registro IICxS se puede activar por:
-Se ha terminado de transmitir un byte
-Coincidencia de la dirección llamada, con la dirección de esclavo
-Arbitration lost: cuando hay varios masters y uno envía un 1 lógico cuando otro envía un 0 lógico, el primero pierde su condicion de master y pasa a ser esclavo.
Mask: Registro IICxC1, bit IICIE

SWI:

Interrupción solicitada por software

Contributors

AK, Artdamato, CeMoron, Fer, GMarzinotto, Hyma, LuisiVelas, Minleung, Racuna, Ramor