中断的压栈操作、中断内部不可以有延时的动作？

中断与压栈操作

1. 中断时的压栈操作

当一个中断发生时，处理器会自动保存当前的状态（即上下文），以确保中断处理完成后能够恢复到中断发生前的状态。这些状态通常包括程序计数器（PC）、状态寄存器、通用寄存器等。

具体过程：
程序计数器（PC）：保存当前执行的指令地址。当中断发生时，处理器会将当前的PC值（即中断发生时正在执行的指令的地址）压入栈中，以便中断处理结束后能够返回到正确的位置继续执行。
状态寄存器（SR）：保存当前的中断标志和状态。包括当前是否在中断模式下，是否允许中断等信息。
通用寄存器：如果需要，处理器还会保存一些通用寄存器的值，尤其是在中断服务例程（ISR）可能修改它们时。
这些保存的内容通常被称为中断上下文，它们会被压入到堆栈中。堆栈作为一种先进后出的数据结构，能够确保处理器在中断处理完毕后能够恢复先前的状态。

2. 为什么需要压栈？

压栈的主要目的是为了保存当前执行上下文，确保中断处理完成后能够无误地返回到中断发生之前的执行状态。具体来说，压栈操作有以下目的：

保存中断前的程序状态：防止中断处理过程中修改了程序状态（如PC、寄存器等）导致程序逻辑出错。
中断嵌套：在处理中断时，可能会发生更高优先级的中断。通过压栈，系统可以在处理中断时保存当前状态，以便在完成更高优先级的中断处理后能正确恢复。
保持中断的原子性：通过保存中断前的状态，可以确保中断处理过程中不会被外部干扰，维护中断处理的原子性。

3. 栈的作用

临时存储：栈在处理中断时充当临时存储空间，保存当前的执行上下文。
恢复执行流：中断处理完成后，处理器会从栈中弹出保存的状态信息，恢复原有的执行流，从中断返回到正确的代码位置。

4. 中断的上下文保存与恢复

保存上下文（压栈）：当中断发生时，处理器自动保存当前的程序计数器（PC）、状态寄存器（SR）以及其他必要的寄存器值（如通用寄存器）。这个过程通常是由硬件完成的，不需要软件干预。
恢复上下文（弹栈）：中断服务例程（ISR）执行完毕后，处理器从栈中弹出之前保存的状态，恢复程序计数器（PC）等寄存器的值，从而返回到中断发生之前的执行状态。

5. 硬件与软件对压栈的支持

硬件支持：大多数现代微控制器（如ARM Cortex-M系列、AVR、STM32等）在发生中断时，都会自动执行压栈操作。这意味着处理器会自动保存必要的寄存器（PC、LR、SR等），以便中断处理结束后恢复。
软件支持：在一些特定情况下，ISR可能会修改一些寄存器或执行复杂操作，需要开发者手动保存和恢复额外的寄存器。对于简单的ISR，中断硬件自动压栈和弹栈通常足够了。

6. 中断服务例程中的栈操作

ISR的开头：在中断发生后，ISR会首先由硬件或编译器自动生成一部分代码，用来保存上下文。大多数情况下，处理器会在进入ISR之前自动完成这些压栈操作。
ISR的结尾：在ISR执行完毕后，通常会通过一条指令恢复之前压入栈中的内容，这些内容包括程序计数器（PC）和状态寄存器等，恢复现场后，程序会返回到中断前的位置继续执行。

8. 总结

是的，中断处理中有压栈操作。当中断发生时，处理器会自动保存当前的执行上下文，包括程序计数器（PC）、状态寄存器、通用寄存器等，确保中断服务例程执行时可以正确恢复。中断重入和嵌套处理依赖于这种压栈和弹栈机制，以便在多个中断处理程序之间能够切换并恢复状态。

中断内部不允许有延时

在中断服务例程（ISR）中，通常不推荐或不允许使用延时操作。原因如下：

1. 阻塞中断处理

中断服务例程的主要目的是响应硬件或软件的事件，并尽快处理这些事件。如果在ISR中使用延时操作（例如循环等待或通过定时器等待），将会导致：

延迟处理其他中断：在ISR中执行延时操作时，控制权被“阻塞”在当前ISR中，导致无法及时响应其他高优先级的中断。对于实时系统来说，这是不可接受的，因为它会导致系统响应变慢，甚至错过一些重要事件。
降低实时性：中断的一个关键要求是能够快速响应外部事件。如果ISR中包含延时，系统的实时性会受到严重影响，可能会导致任务延迟执行或系统不稳定。

2. 嵌套中断的处理

许多微控制器支持中断嵌套，即高优先级的中断可以打断低优先级的中断服务例程。如果在ISR中使用延时，它会延迟ISR的完成，阻止系统响应新的高优先级中断，这违背了中断嵌套和中断优先级的设计原则。

3. 栈溢出风险

每次进入ISR时，处理器会自动将程序计数器（PC）、状态寄存器（SR）、一些寄存器（如R0、R1等）以及堆栈指针（SP）压入栈中。如果ISR中的延时操作很长，它将占用较多的CPU时间和栈空间。如果栈空间有限，长时间的延时可能会导致栈溢出，从而引发系统崩溃。

4. 可能导致死锁或资源争用

在中断中使用延时可能会引起对共享资源的访问冲突。中断服务例程中执行延时时，可能会锁住资源或导致系统中的其他任务无法访问这些资源，进而可能引发死锁或资源争用。

5. 其他系统任务的影响

如果ISR执行期间涉及延时，其他任务或操作系统中的定时器、中断等将无法及时得到执行，进而导致系统的其他功能无法正常工作。这是嵌入式系统中常见的时间敏感问题。

6. 中断延时的负面影响

在某些嵌入式系统中，ISR会与操作系统的调度机制协作，或与其他定时任务和实时任务交互。如果ISR中有延时，它会影响整个系统的调度，导致任务不按预期执行，降低系统的实时性能。

7. 解决方案：避免在ISR中使用延时

使用定时器中断：如果必须延时，可以考虑使用定时器中断来代替ISR中的延时。例如，设置一个定时器来在预定时间后触发中断，在另一个ISR中处理延时后的任务，而不是在原来的ISR中等待。
使用旗标/标志：在ISR中，不应直接执行延时，而是可以通过设置标志位来通知主循环或其他任务进行延时操作。例如，ISR可以设置一个标志，主程序可以轮询该标志并在适当的时候执行延时。
优化ISR时间：保证ISR尽可能短小，只处理最关键的操作，并尽量将耗时操作推迟到主程序或更高优先级的任务中进行处理。