Cortex-M3的异常和中断

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editor 发布于:周一, 07/25/2016 - 17:16 ,关键词:

作者:sunheshan

1、 异常

M3支持15个系统异常,240个外部异常IRQ,其中NMI,复位,hardfault三个异常的优先级固定不可更改且是负数,其余的都可编程。

M3的异常分为抢占优先级和子优先级。

2 、关于中断优先级

M3中,除了复位,NMI以及硬fault有固定的优先级,其他优先级都是可编程的。原则上,CM3支持3个固定的高优先级和多达256级的可编程优先级,并且支持128级抢占。但是,绝大多数CM3芯片都会精简设计,以致实际上支持的优先级数会更少,如8级,16级,32级等。它们在设计时会裁掉表达优先级的几个低端有效位。

如使用3个位表示优先级则配置寄存器的结构如图所示:

在M3中,优先级分为两个部分,一个是抢占优先级优先级,一个是子优先级。在计算抢占优先级和子优先级的有效位数时,必须要知道:

1、芯片实际使用了多少位来表达优先级

2、优先级组是如何划分的。

举个例子,如果只使用3个位来表达优先级([7:5]),并且优先级组的值是5(从比特5处分组),则得到4级抢占优先级,且在每个抢占优先级的内部有2个子优先级,

当然也可设置全部是抢占优先级没有子优先级

在编写应用程序的时候,只需要系统所需要的中断分组和组内优先级即可,直接调用m3提供的API函数即可。

在CM3中,允许使用3个位到8个位来表达优先级。为了确定具体的位数,可以先往一个优先级寄存器中写0xFF,再读回来,读出多少个1,就表示使用多少个位来表达优先级。

关于中断配置基础

每个外部中断都在NVIC的下列寄存器中“挂号”:

1、使能与除能寄存器

2、悬起与“解悬”寄存器

3、优先级寄存器

4、活动状态寄存器

5、异常掩蔽寄存器(PRIMASK, FAULTMASK以及BASEPRI)

另外,下列寄存器也对中断处理有重大影响:

1、向量表偏移量寄存器

2、软件触发中断寄存器

3、优先级分组位段

其他异常配置寄存器

系统Handler控制及状态寄存器SHCSR用法fault,总线fault以及存储器管理fault都是特殊的异常,因此给它们开了小灶。它们的使能控制都是通过SHCSR来实现,各种faults的悬起状态和大多数系统异常的活动状态也都在该寄存器中。

中断控制及状态寄存器ICSR

在大多数情况下,它们对于应用软件都没有什么用处,只有悬起位对应用程序常常比较有参考价值。

异常屏蔽寄存器

PRIMASK用于除能在NMI和硬fault之外的所有异常,它有效地把当前优先级改为0(可编程优先级中的最高优先级)。该寄存器可以通过MRS和MSR以下例方式访问:

1、关中断

MOV R0, #1
MSR PRIMASK, R0

2、开中断

MOV R0, #0
MSR PRIMASK, R0

此外,还可以通过CPS指令快速完成上述功能:

CPSID i ;关中断
CPSIE i ;开中断

FAULTMASK更绝,它把当前优先级改为-1。这么一来,连硬fault都被掩蔽了。使用方案与PRIMASK的相似。但要注意的是,FAULTMASK会在异常退出时自动清零。

掩蔽寄存器虽然能一手遮天,却都动不了NMI,因为NMI是用在最危急的情况下的。因此系统为它开出单行道,无需挂号只是不要迟到。当NMI激活时,“谁都是省略号,唯独是你不得了,第一优先谁比你重要”!试想,如果NMI被连接到系统的掉电报警线上,且系统是体外循环机的电源管理器……如果因为中断被除能就视而不见,则会使体外循环机因断电而失能,体外循环序列可以被意外终止,病人的生命也将丢失。

Active状态寄存器

每个外部中断都有一个活动状态位。在处理器执行了其ISR的第一条指令后,它的活动位就被置1,并且直到ISR返回时才硬件清零。由于支持嵌套,允许高优先级异常抢占某个ISR。然而,哪怕中断被抢占,其活动状态也依然为1。

3、使用中断

对于应用程序存储在ROM中,不需要更改异常服务程序。

建立优先级组

为该中断指定优先级

使能该中断

4、 cm3.h中操作中断相关函数

__STATIC_INLINE void NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup) //---设置组优先级
__STATIC_INLINE uint32_t NVIC_GetPriorityGrouping(void) //---获得组优先级
__STATIC_INLINE void NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn) //---使能中断
__STATIC_INLINE void NVIC_DisableIRQ(IRQn_Type IRQn) //---除能中断
__STATIC_INLINE uint32_t NVIC_GetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn) //---获得被挂起的中断
__STATIC_INLINE void NVIC_SetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn) //---挂起中断
__STATIC_INLINE void NVIC_ClearPendingIRQ(IRQn_Type IRQn) //---清除挂起中断
__STATIC_INLINE uint32_t NVIC_GetActive(IRQn_Type IRQn) //---中断是否活动
__STATIC_INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority) //---设置中断优先级
__STATIC_INLINE uint32_t NVIC_GetPriority(IRQn_Type IRQn) //---获取中断优先级
__STATIC_INLINE void NVIC_SystemReset(void) //---NVIC 复位

5、 用户EFM32中断

(1)优先级数目

首先对于特定处理器,支持的外部中断数不一样,故在设置中断优先级时需要知道芯片实际使用了多少位来表达优先级。在EFM32中:__NVIC_PRIO_BITS定义efm32g280f128.h当中。

#define __NVIC_PRIO_BITS 3 /**

在cm3.h的优先级设置函数设置优先级语句为:

NVIC->IP[(uint32_t)(IRQn)] = ((priority

从cm3.h设置优先级函数可知芯片实际用了(8-__NVIC_PRIO_BITS)表达优先级。这个EFM32在startup.s提供的30中断向量数目符合。

(2)优先级组

优先级数目是定死了的,对于优先级组AIPCR[8:10]复位值为0,对于(8-__NVIC_PRIO_BITS)优先级数目来说就全部是抢占优先级而没有子优先级。

对于应用程序,可以根据工程需要对优先级组进行设定。

void NVIC_SetPriorityGrouping (uint32_t PriorityGroup)
PriorityGroup

有7-PriorityGroup位表示优先级组。如PriorityGroup为5,则[7:6]表示优先级抢占位段。

(3)开关可屏蔽中断

在core_cmFunc.h中定义了与PRIMASK中断操作相关的函数

__disable_irq(void);
__enable_irq(void);
__get_PRIMASK(void);
__set_PRIMASK(uint32_t priMask);

6、使用SVC

SVC指令带一个8位的立即数,可以视为是它的参数,被封装在指令本身中,如:

SVC 3 ;呼叫3号系统服务

SVC是用于呼叫OS所提供API的正道。用户程序只需知道传递给OS的参数,而不必知道各API函数的地址。

文章来源:CSDN

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