中断

概述

从本质上来讲,中断是一种电信号,当设备有某种事件发生时,它就会产生中断,通过总线把电信号发送给中断控制器。

如果中断的线是激活的,中断控制器就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。处理器于是立即停止自己正在做的事,

跳到中断处理程序的入口点,进行中断处理。

硬中断

由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候,就会发出一个中断。我们通常所说的中断指的是硬中断(hardirq)。

硬中断是由硬件产生的,比如,像磁盘,网卡,键盘,时钟等。每个设备或设备集都有它自己的IRQ(中断请求)。基于IRQ,CPU可以将相应的请求分发到对应的硬件驱动上(注:硬件驱动通常是内核中的一个子程序,而不是一个独立的进程)。

处理中断的驱动是需要运行在CPU上的,因此,当中断产生的时候,CPU会中断当前正在运行的任务,来处理中断。在有多核心的系统上,一个中断通常只能中断一颗CPU(也有一种特殊的情况,就是在大型主机上是有硬件通道的,它可以在没有主CPU的支持下,可以同时处理多个中断。)。

硬中断可以直接中断CPU。它会引起内核中相关的代码被触发。对于那些需要花费一些时间去处理的进程,中断代码本身也可以被其他的硬中断中断。

对于时钟中断,内核调度代码会将当前正在运行的进程挂起,从而让其他的进程来运行。它的存在是为了让调度代码(或称为调度器)可以调度多任务。

软中断

为了满足实时系统的要求,中断处理应该是越快越好。linux为了实现这个特点,当中断发生的时候,硬中断处理那些短时间就可以完成的工作,而将那些处理事件比较长的工作,放到中断之后来完成,也就是软中断(softirq)来完成。

软中断的处理非常像硬中断。然而,它们仅仅是由当前正在运行的进程所产生的。

通常,软中断是一些对I/O的请求。这些请求会调用内核中可以调度I/O发生的程序。对于某些设备,I/O请求需要被立即处理,而磁盘I/O请求通常可以排队并且可以稍后处理。根据I/O模型的不同,进程或许会被挂起直到I/O完成,此时内核调度器就会选择另一个进程去运行。I/O可以在进程之间产生并且调度过程通常和磁盘I/O的方式是相同。

软中断仅与内核相联系。而内核主要负责对需要运行的任何其他的进程进行调度。一些内核允许设备驱动的一些部分存在于用户空间,并且当需要的时候内核也会调度这个进程去运行。

软中断并不会直接中断CPU。也只有当前正在运行的代码(或进程)才会产生软中断。这种中断是一种需要内核为正在运行的进程去做一些事情(通常为I/O)的请求。有一个特殊的软中断是Yield调用,它的作用是请求内核调度器去查看是否有一些其他的进程可以运行。

中断嵌套

Linux下硬中断是可以嵌套的,但是没有优先级的概念,也就是说任何一个新的中断都可以打断正在执行的中断,但同种中断除外。软中断不能嵌套,但相同类型的软中断可以在不同CPU上并行执行。

软中断指令

int是软中断指令。

中断向量表是中断号和中断处理函数地址的对应表。

int n - 触发软中断n。相应的中断处理函数的地址为:中断向量表地址 + 4 * n。

硬中断和软中断的区别

软中断是执行中断指令产生的,而硬中断是由外设引发的。

硬中断的中断号是由中断控制器提供的,软中断的中断号由指令直接指出,无需使用中断控制器。

硬中断是可屏蔽的,软中断不可屏蔽。

硬中断处理程序要确保它能快速地完成任务,这样程序执行时才不会等待较长时间,称为上半部。

软中断处理硬中断未完成的工作,是一种推后执行的机制,属于下半部。

开关

(1) 硬中断的开关

简单禁止和激活当前处理器上的本地中断:
local_irq_disable();
local_irq_enable();

保存本地中断系统状态下的禁止和激活:
unsigned long flags;
local_irq_save(flags);
local_irq_restore(flags);

(2) 软中断的开关

禁止下半部,如softirq、tasklet和workqueue等:
local_bh_disable();
local_bh_enable();

需要注意的是,禁止下半部时仍然可以被硬中断抢占。

(3) 判断中断状态

#define in_interrupt() (irq_count()) // 是否处于中断状态(硬中断或软中断)
#define in_irq() (hardirq_count()) // 是否处于硬中断
#define in_softirq() (softirq_count()) // 是否处于软中断

来源:嵌入式ARM

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什么是单片机的中断响应时间?

demi的头像

中断响应时间:从外部中断请求有效(外部中断请求标志置1)到转向中断入口地址所需要的响应时间。每个机器周期的S5P2时刻,INTx引脚的电平被锁存到内部寄存器中,待下一个周期查询。

1. 最短时间:中断请求有效,查询后在下一个周期便开始执行一条硬件的子程序的调用(时间是两个周期),然后开始执行服务程序的第一条指令。这样从锁存电平的周期到执行中断服务程序,中间相隔3个机器周期。

什么是单片机的中断响应时间?

2. 最长时间:如果中断信号发生在前面所说的3种情况时,响应时间就要变长:

(1)响应时间取决于正在执行的同级或高级中断的执行时间;

(2)指当前CPU执行的指令是多周期指令,如乘除法指令(4个周期),最坏情况,还要等3个周期。这样响应周期变为3+3=6个周期;

(3)CPU当前执行的指令是RETI或访问IE、IP寄存器时,本指令(1个周期)没有响应,且下一条指令执行完后才能响应,这样附加的等待时间最长不会超过5个周期(1+4)。整个响应为5+3=8个周期。

1、简述

下面这张图是一条外部中断线或外部事件线的示意图。图中的蓝色虚线箭头,标出了外部中断信号的传输路径;图中红色虚线箭头,标出了外部事件信号的传输路径。

单片机STM32——中断与事件的区别

图中信号线上划有一条斜线,旁边标志19字样的注释,表示这样的线路共有19套。

2、概念

事件:是表示检测到某一动作(电平边沿)触发事件发生了。

中断:有某个事件发生并产生中断,并跳转到对应的中断处理程序中。

中断有可能被更优先的中断屏蔽,事件不会。

事件本质上就是一个触发信号,是用来触发特定的外设模块或核心本身(唤醒)。

事件只是一个触发信号(脉冲),而中断则是一个固定的电平信号 。

事件是中断的触发源,事件可以触发中断,也可以不触发,开放了对应的中断屏蔽位,则事件可以触发相应的中断。 事件还是其它一些操作的触发源,比如DMA,还有TIM中影子寄存器的传递与更新;

简单点就是中断一定要有中断服务函数,但是事件却没有对应的函数。

事件可以在不需要CPU干预的情况下,执行这些操作,但是中断则必须要CPU介入.。

ps:注意把事件与事件驱动区分开。事件驱动相关内容,可以看我的博客上别的文章。

3、中断传输路径

图中的蓝色虚线箭头,标出了外部中断信号的传输路径。首先,外部信号从编号1的芯片管脚进入,经过编号2的边沿检测电路,通过编号3的或门进入中断挂起请求寄存器,最后经过编号4的与门输出到NVIC中断检测电路。

首先是编号2的边沿检测电路:这个边沿检测电路受上升沿或下降沿选择寄存器控制,用户可以使用这两个寄存器控制需要哪一个边沿产生中断,因为选择上升沿或下降沿是分别受2个平行的寄存器控制,所以用户可以同时选择上升沿或下降沿,而如果只有一个寄存器控制,那么只能选择一个边沿了。

接下来,是编号3的或门,这个或门的另一个输入是软件中断/事件寄存器,从这里可以看出,软件可以优先于外部信号请求一个中断或事件,即当软件中断/事件寄存器的对应位为"1"时,不管外部信号如何,编号3的或门都会输出有效信号。

然后,一个中断或事件请求信号经过编号3的或门后,进入挂起请求寄存器,到此之前,中断和事件的信号传输通路都是一致的,也就是说,挂起请求寄存器中记录了外部信号的电平变化。

外部请求信号最后经过编号4的与门,向NVIC中断控制器发出一个中断请求,如果中断屏蔽寄存器的对应位为"0",则该请求信号不能传输到与门的另一端,实现了中断的屏蔽。

4、事件传输路径

明白了外部中断的请求机制,就很容易理解事件的请求机制了。图中红色虚线箭头,标出了外部事件信号的传输路径,外部请求信号经过编号3的或门后,进入编号5的与门,这个与门的作用与编号4的与门类似,用于引入事件屏蔽寄存器的控制;最后脉冲发生器的一个跳变的信号转变为一个单脉冲,输出到芯片中的其它功能模块。

5、区别

从这张图上我们也可以知道,从外部激励信号来看,中断和事件的产生源都可以是一样的。之所以分成2个部分,由于中断是需要CPU参与的,需要软件的中断服务函数才能完成中断后产生的结果。但是事件,是靠脉冲发生器产生一个脉冲,进而由硬件自动完成这个事件产生的结果,当然相应的联动部件需要先设置好,比如引起DMA操作,AD转换等。

简单举例:外部I/O触发AD转换,来测量外部物品的重量;如果使用传统的中断通道,需要I/O触发产生外部中断,外部中断服务程序启动AD转换,AD转换完成中断服务程序提交最后结果;要是使用事件通道,I/O触发产生事件,然后联动触发AD转换,AD转换完成中断服务程序提交最后结果;相比之下,后者不要软件参与AD触发,并且响应速度也更快。要是使用事件触发DMA操作,就完全不用软件参与就可以完成某些联动任务了。

6、总结

可以这样简单的认为,事件机制提供了一个完全有硬件自动完成的触发到产生结果的通道,不要软件的参与,降低了CPU的负荷,节省了中断资源,提高了响应速度(硬件总快于软件),是利用硬件来提升CPU芯片处理事件能力的一个有效方法。

——如有不对的地方,非常欢迎给予指导!
——【感谢】资料来源于
http://blog.sina.com.cn/s/blog_4d1854230101dcui.html

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MCS-51中断系统:5个中断源(两个外部中断, 两个定时器, 一个串口),2个优先级

MCS-51 单片机的中断系统

中断相关概念

中断:当CPU正在处理某件事情时,单片机外部或内部发生的某一紧急事件请求CPU立即去处理,于是,CPU暂时中止当前的工作,转去处理这个紧急事件,待处理完毕后,再回到原来被中止的地方,继续原来的工作。

中断过程

中断发生:CPU在处理某一事件A时,发生了另一事件B请求CPU迅速去处理;

中断响应和中断服务:CPU暂时中断当前的工作,转去处理事件B(B的优先级要高于A);

中断返回:待CPU将事件B处理完毕后,再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A ;

中断源(中断请求源):能够向CPU发出中断申请的部件。

中断系统结构

MCS-51 单片机的中断系统

外部中断0和1:低电平或者脉冲下降沿时产生中断请求;

定时器/计数器0和1:计数值由FF变为00时产生中断请求;(定时功能:计数脉冲来源于片内;计数功能:计数脉冲来源于片外);

串行口:发送或者接受1字节数据时产生中断请求;

中断控制

4个特殊功能寄存器来实施中断控制:
  •   中断允许寄存器 IE
  •   中断优先级寄存器 IP
  •   定时/计数器及外部中断控制寄存器 TCON
  •   串口控制寄存器 SCON

中断允许寄存器 IE

MCS-51 单片机的中断系统

EA 中断允许总控制位。0禁止,1允许。

ES 串行中断允许控制位。0禁止,1允许。

ET1 定时计数器1中断允许控制位。0禁止,1允许。

EX1 外部中断1允许控制位。0禁止,1允许。

ET0 定时计数器0中断允许控制位。0禁止,1允许。

EX0 外部中断0允许控制位。0禁止,1允许。

中断优先级寄存器 IP

MCS-51 单片机的中断系统

PX0 外部中断0的优先级控制位。1为高,0为低

PT0 定时中断0的优先级控制位。1为高,0为低

PX1 外部中断1的优先级控制位。1为高,0为低

PT1 定时中断0的优先级控制位。1为高,0为低

PS 串行中断的优先级控制位。1为高,0为低

串行口控制寄存器 SCON

MCS-51 单片机的中断系统

TI:串口发送中断标志,响应中断时用软件将TI标志清零

RI:串口接收中断标志,响应中断时用软件将RI标志清零

定时/计数器的控制寄存器 TCON

MCS-51 单片机的中断系统

外部中断触发方式位 IT0、IT1(ITx)

ITx = 0 低电平触发,响应中断后IEx不自动清0
ITx = 1 脉冲下降沿触发,响应中断后IEx自动清0

外部中断请求0/1的中断请求标志位IE0、IE1

定时器/计数器T0/T1的溢出中断请求标志位TF0/TF1(TFx)

启动T0/T1计数后,从初值加1计数,直到最高位产生溢出时,硬件将TFx置“1”,向CPU请求中断。 响应中断后TFx自动清0;

TR0,TR1与中断无关,仅与定时器/计数器T0/T1有关;

中断响应

中断响应就是CPU对中断源发出的中断请求做出的响应。

中断响应条件

CPU开中断,即中断允许寄存器IE中的中断允许总控制位EA = 1;
中断源发出中断请求;
中断源的中断允许位为1;
没有同级或者高级的优先级中断正在执行;

中断响应的过程

由硬件根据中断源的类型自动生成一条长调用指令LCALL addr16。
CPU执行LCALL addr16。

中断响应的时间

响应时间在3~8个机器周期之内;
最短响应时间:查询中断请求标志位(T)+LCALL(2T);

中断响应的过程

将相应优先级状态触发器置1(阻断后来同级或低级中断 )
执行硬件LCALL指令(PC入栈,中断服务程序入口址送PC)
执行中断服务程序
PS:编写中断服务程序注意:中断服务程序入口存放指令LJMP或AJMP;现场保护与现场恢复。

中断返回

最后指令为RETI,功能为:

将断点从堆栈弹送PC,CPU从原断点继续执行
将相应优先级状态触发器清0,恢复原来工作状态

8051中断程序设计

中断服务程序基本流程

1. 关中断:为了防止此时有高一级的中断进入,以免现场保护的执行过程被中断。

2. 现场保护:所谓现场是指中断时刻单片机中某些寄存器和存储器单元中的数据或状态。为了不让中断服务程序的执行破坏这数据或状态,以免中断返回后影响主程序的运行,需要将他们送入堆栈保存起来。

3. 开中断:为了允许有更高级的中断进入。这样一来,除了现场保护和现场恢复外,中断处理的过程仍允许中断嵌套的功能。

4. 中断处理

5. 关中断:为了防止此时有高一级的中断进入,以免现场恢复的执行过程被中断。

6. 现场恢复:中断处理结束后,在返回主程序前,把保存的现场的内容从堆栈中弹出,以恢复那些寄存器和存储单元中的原有内容

7. 开中断:为了允许有更高级的中断进入。现场恢复后,仍允许中断嵌套的功能。

8. 中断返回:必须是返回指令RETI。CPU执行完这条指令后,把响应中断时所置“1”的优先级状态触发器清“0”,然后从堆栈中弹出栈顶上的两个字节的断点地址送到程序计数器PC,弹出的第一个字节送入PCH,第二个字节送入PCL,CPU从断点处重新执行被中断的主程序。

实例

ORG 0000H ;程序开始
LJMP START ;= LJMP 1000H
ORG 0003H ;外部中断0入口地址

LJMP INT
ORG 1000H ;主程序入口
START: MOV P1, #0AAH ; #0AAH=10101010B
SETB EX0 ;允许外部中断0
SETB PX0 ;设置外部中断0为高优先级
SETB IT0 ;设置外部中断0为脉冲下降沿触发
SETB EA ;开中断
SJMP $ ;原地跳转,等待中断

INT: CLR EA ;关中断
PUSH PSW ;现场保护
PUSH ACC ;
SETB EA ;开中断

CPL A ;对累加器A按位取反
MOV P1, A ;累加器A值送P1端口

CLR EA ;关中断
POP ACC ;现场保护
POP PSW ;
SETB EA ;开中断
RETI ;
```

本文转自:博客园 - Ryanjie,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。
原文链接:https://www.cnblogs.com/ryanjan/p/8719295.html

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这一部分我们将使用按键作为触发源,在产生中断时,实现控制LED灯的亮灭状态切换。

在具体应用前,我们还需先认识认识EXTI。

EXTI

全称为External interrupt/event controller,即外部中断/事件控制器。其管理了20个中断/事件线,每条线都有对应的一个边沿检测器,用于输入信号上升沿和下降沿的检测。如图6-1为stm32参考手册里的EXTI框图。

stm32中断初识与实践(下)
图6-1

图中有两条走向的线路,蓝色线路用于产生中断,绿色线路产生事件。我们从右往左看图。

查阅按键原理图可知,按键按下时,电平状态由低变高,会在输入线呈现出一个上升沿信号,这个信号到达边沿检测电路后,会被上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)检测并触发,输出有效信号1给编号3电路,否则输出无效信号0。如果电平由高变低,则会被下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)检测触发。

触发的信号到达编号3电路,这是一个或门电路,它的输入信号除了来源于边沿检测电路,还有来自软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)。无论是来自EXTI_SWIER或边沿检测电路的信号,只要有一个是有效信号1,那么便可以输出有效信号1给编号3电路。编号3电路之后,分为两条线,一条产生中断,一条产生事件。

信号沿着蓝色线路产生中断,编号3输出信号到编号4。编号4是一个与门电路,它的另一个信号来源是中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)。众所周知,与门电路要求输入信号都为1才能输出1,换言之,如果EXTI_IMR置为0,那么编号4电路输出的信号都为0,只有EXTI_IMR置1时,编号4输出的信号才由编号3决定。这样一来我们可以通过EXTI_IMR来控制是否产生中断。随后,编号4电路输出的信号会被保存到挂起寄存器(EXTI_PR)内。最后将EXTI_PR里的值输出到NVIC,实现中断控制。

信号沿着绿色线路产生事件,最终会输出一个脉冲信号。编号3输出信号到编号5,编号5也是一个与门电路,信号来源于编号3电路和事件屏蔽寄存器(EXTI_EMR)。和编号4的与门电路一样,我们可以通过EXTI_EMR来控制是否产生事件。当编号5输出有效信号1时会在脉冲发生器(Pulse generator)输出一个脉冲信号(无效信号不会输出脉冲)。这个脉冲信号可以给其他外设电路使用,如TIM、ADC等等,一般用来触发TIM或ADC开始转换。

EXTI的中断/事件线

EXTI有20条中断/事件线,其中有16条用于GPIO线上的外部中断/事件,占用EXTI0~EXTI15,其他4条用于特定外设的外部中断/事件。如图6-2。

stm32中断初识与实践(下)
图6-2

可以通过操作AFIO的四个外部中断配置寄存器(AFIO_EXTICR1~AFIO_EXTICR4)的EXTIx[3:0]位选择配置PAx、PBx、PCx...PGx等引脚。如图6-3为AFIO_EXTICR1寄存器描述。

stm32中断初识与实践(下)
图6-3

EXTI_InitTypeDef

EXTI_InitTypeDef是EXTI初始化结构体,其定义在stm32f10x.h文件中,如图6-4所示。

stm32中断初识与实践(下)
图6-4

有四个结构体成员,

  •  EXTI_Line:中断/事件线,可选择EXTI0~EXTI19,如图6-2所示;
  •  EXTI_Mode:EXTI模式,可设置产生中断(EXTI_Mode_Interrupt)或产生事件(EXTI_Mode_Event);
  •  EXTI_Trigger:EXTI边沿触发,可选择上升沿触发(EXTI_Trigger_Rising)、下降沿触发(EXTI_Trigger_Falling)或者上升沿下降沿都触发(EXTI_Trigger_Rising_Falling);
  •  EXTI_LineCmd:使能(ENABLE)/失能(DISABLE)EXTI线。

开始实验

按键按下时,产生电平变化,EXTI检测到上升沿信号,触发中断,执行中断服务函数,实现LED灯的亮灭切换。

简要分析下编程要点:

  •  初始化产生中断的外设(GPIO);
  •  配置NVIC;
  •  初始化EXTI;
  •  中断服务函数;
  •  main函数

NVIC配置

我们先对NVIC进行配置,将其封装为函数NVIC_Configuration(),供后续调用。

/**
* @brief NVIC配置
* @param 无
* @retval 无
*/
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); // 配置优先级分组

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; // 配置按键中断源
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 子优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断寄存器

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
NVIC配置部分,需要配置优先级分组、中断源、抢占优先级、子优先级以及使能中断寄存器等。关于优先级分组配置以及NVIC_InitTypeDef结构体分析,已在
上篇文章里详细说明,读者可点击进入阅读。

EXTI中断配置

/**
* @brief EXTI按键中断配置
* @param 无
* @retval 无
*/
void EXTI_Key_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

/* 调用函数配置NVIC */
NVIC_Configuration();

/* 初始化GPIO */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/* 初始化EXTI */
// 配置中断线的输入源
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 配置中断线为EXTI0
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 配置为中断模式
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;// 上升沿触发中断
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能中断
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}
这个配置函数里用到了GPIO和EXTI两个初始化结构体,对其分别进行初始化配置,同时调用NVIC_Configuration()函数配置NVIC。

其中,

  •  GPIO_EXTILineConfig()固件函数是对AFIO_EXTICR1的操作,所以我们需要开启AFIO时钟;
  •  需要把GPIO配置为输入模式(浮空输入),由外部电路决定引脚状态;
  •  通过查阅按键原理图可得,按键引脚为PA0,可得GPIO端口源和引脚源,并将其中断线配置为EXTI0;
  •  由按键原理图可得,按键按下时为高电平,所以使用上升沿触发中断。

中断服务函数

上篇文章里已经说明中断服务函数名应在启动文件里找到,并统一写在stm32f10x_it.c文件中。

/**
* @brief EXTI0线中断服务函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) // 确保产生了EXTI0线中断
{
LED_TOGGLE; // LED灯状态切换
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);// 清除中断标志位
}
}
需要先确保是否产生了中断,这一步我们直接调用stm32f10x_exti.c文件里的库函数EXTI_GetITStatus(),通过其返回值判断。EXTI_GetITStatus()函数操作的是中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)和挂起寄存器(EXTI_PR),通过两个寄存器的值判断是否产生中断,。由图6-1功能框图可得,如果相应线的EXTI_IMR和EXTI_PR都置1,则返回“SET”,即产生中断。具体的源码实现可查看3.5版本的stm32f10x固件库。

LED_TOGGLE是一个宏,在宏里实现LED状态切换。具体的实现在 专栏(stm32):GPIO输入——按键检测文章里已经有过说明,读者可移步阅读。

中断服务实现后,需要清除该中断线的中断标志位,以免下次程序判断失误。

main函数

int main(void)
{
LED_GPIO_Config(); // LED端口初始化
EXTI_Key_Config(); // EXTI按键中断配置
while(1){} // 等待中断产生
}
当按键按下时,即进入中断,执行中断服务函数,完成实验。

文章转自知乎。

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stm32中断的讲解我分为两部分,即两篇文章,上半部分做一个总结性的概览,有一个初步认识,下半部分会通过一个实例来讲解中断的应用。本文即为上半部分的总结性概览。
所谓“中断”,通俗地讲,就是CPU在遇到一个需要即时处理的情况时,暂时中止当前程序的执行,转而处理新情况。

在stm32参考手册中的中断和异常向量表里可查阅到,其内核的异常响应系统里有10个系统异常(含Reset和HardFault),60个外部中断。具体的定义可在库文件stm32f10x.h头文件的IRQn_Type枚举里查到。如图5-1。

stm32中断初识与实践(上)
图5-1

在进行中断配置前,有两个概念需要先弄清楚——NVIC、优先级定义及分组。

NVIC

NVIC即为嵌套向量中断控制器,控制着整个芯片的中断相关,是Cortex-M3内核里的一个外设。其在库文件core_cm3.h里定义如下:

stm32中断初识与实践(上)
图5-2

其中ISER(中断使能寄存器NVIC_ISERx)、ICER(中断清除寄存器NVIC_ICERx)、IP(8bit中断优先级寄存器NVIC_IPRx)会在配置中断的时候用到。我们可在core_cm3.h库文件里找到相关寄存器操作的函数声明,如操作ISER的NVIC_EnableIRQ()函数,操作ICER的NVIC_DisableIRQ()函数,操作IP的NVIC_SetPriority()函数等。

优先级定义及分组

NVIC里有一个中断优先级寄存器NVIC_IPRx,用来配置外部中断的优先级。IPR的宽度为8bit,而ST公司的F103芯片只用了高4bit来配置优先级,即每个外部中断可配置的优先级为0~15。这4bit被分组为抢占优先级(pre-emption priority)和子优先级(subpriority),数值越小,优先级越高。首先会比较抢占优先级,如果相同则比较子优先级,还是相同则继续比较各自的硬件中断编号(编号可在参考手册里的异常向量表查到,编号越小,优先级越高)。

优先级分组由内核外设SCB的AIRCR(应用程序中断及复位控制寄存器)的PRIGROUP[10:8]位决定,在F103里分成了5组。如图5-3。

stm32中断初识与实践(上)
图5-3

上图中的表格里显示了5组的优先级,由于只用了高4位,所以级数最多为16(0~15,有16个级数)。优先级分组配置可调用NVIC_PriorityGroupConfig()函数实现,函数声明和定义分别在库文件misc.h和misc.c中。该函数便是封装了对SCB_AIRCR寄存器的操作。

中断配置编程

经以上了解后,可以开始进入程序环节了。一般中断编程按以下四点来完成:

1. 使能外设中断。具体由相应外设的相关中断使能位控制,如串口收/发完成中断等。

2. 配置中断优先级分组。前文已经说明可以调用NVIC_PriorityGroupConfig()函数实现。

3. 初始化NVIC_InitTypeDef结构体。用于设置抢占优先级和子优先级,及使能中断。

4. 编写中断服务函数。启动文件中已经预先为每个中断定义了一个空的中断服务函数,用于初始化中断向量表。而实际中我们需要重新定义这些函数,可统一定义在stm32f10x_it.c中。
其中,

在第3点,NVIC_InitTypeDef结构体是在库文件misc.h中定义的。如图5-4。

stm32中断初识与实践(上)
图5-4

由图中库函数源码可知,

  •   NVIC_IRQChannel:中断源。每个中断都有其单独的中断源,不能写错,否则会致不响应中断,程序也不会报错。具体配置如图5-1的IRQn_Type枚举类型定义,这个枚举类型包含了所有的中断源。

  •   NVIC_IRQChannelPreemptionPriority:抢占优先级。由前文描述可知,可配置的优先级为0~15,有16个优先级数。

  •   NVIC_IRQChannelSubPriority:子优先级。同抢占优先级。

  •   NVIC_IRQChannelCmd:使能(ENABLE)或失能(DISABLE)中断寄存器。操作的是NVIC_ISER和NVIC_ICER寄存器。

在第4点,需要注意的是,函数名必须和启动文件里设置的一样,否则系统无法在中断向量表里找到中断服务函数入口,便会转而跳到启动文件里的空函数,从而进入死循环。如图5-5为启动文件预先定义的函数。

stm32中断初识与实践(上)
图5-5

至此,对中断已经有了一个大致的认识,第一步算是圆满完成啦。那么接下来的下半部分会开始借用一个实例来帮助巩固实践。

转自:fire909090

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瑞萨电子RH850系列32位MCU符合ISO26262的要求,满足汽车安全等级ASILB -ASILD等级的控制芯片,在全球汽车电子市场上得到广泛应用,获得著名汽车厂商的认可。

本文向工程师简单介绍RH850系列MCU的中断部分,以帮助工程师更好的使用RH850系列MCU进行开发。

RH850的中断从功能上分为三种,FE级不可屏蔽中断,FE级可屏蔽中断,以及EI级可屏蔽中断。其中FE级代表芯片功能性的中断,以辅助工程师了解MCU内部出错的来源。EI级可屏蔽中断中断是我们定义的各个功能模块所产生的中断。

三者的优先级顺序为:FE级不可屏蔽中断 > FE级可屏蔽中断 > EI级可屏蔽中断。

FE级不可屏蔽中断:在芯片R7F7010323中表现为两个WDT中断,任何情况不可屏蔽。

FE级可屏蔽中断:包括位错误,RAM错误,以及低压检查等中断,可设置PSW.NP=1来屏蔽该种类型中断。

EI级可屏蔽中断:即是我们定义的功能性中断如CAN接收中断,定时器中断等。

其中EI级可屏蔽中断即是我们最常接触的中断,在RH850中最高可分为16个优先等级。每个EI级中断,以功能模块命名,如定时器TAUD0的通道2中断命名为INTTAUD0I2。中断配置相关的寄存器为ICTAUD0I2。

系统中默认以优先级形式进入中断入口,中断入口函数定义可参照如下程序:

#pragma interrupt priority7_interrupt( enable=false , priority=EIINT_PRIORITY7 , callt=false , fpu=false )
void priority7_interrupt( uint32_t regEIIC_value )
{
test = regEIIC_value;
    switch ( regEIIC_value )
    {
       	case 0x0000100AUL: /* INTADCA0I0 *
               */
        break;
}

此外系统中也定义了宏定义来方便我们处理中断操作:
DI():关闭EI级中断
EI():允许EI级中断

也可以调用以下内置函数set_il_rh来配置中断优先级和屏蔽使能功能:

1、函数__set_il_rh(int interrupt-priority-level, void* address of interrupt control register);设置对应地址中断的中断优先级,
interrupt-priority-level 范围0~15。

2、以上的函数 interrupt-priority-level值如下表格时,对应的功能如下:

RH850系列32位MCU三种中断功能,你知道么?

图1:中断屏蔽功能选项

来源:世强元件电商

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一、stm32的中断和异常

Cortex拥有强大的异常响应系统,它能够打断当前代码执行流程事件分为异常和中断,它们用一个表管理起来,编号为0~15为内核异常,16以上的为外部中断,这个表就是中断向量表。而stm32对这个表重新进行了编排,把编号从-3~6定义为系统异常,编号为负的内核异常不能设置优先级,从编号为7为外部中断,这些中断的优先级可自行进行设置。我们一般在starup_stm32f10x_hd.s中查找中断向量,而且在编写中断函数时也要在这个文件里查找中断服务函数的函数名。如下图所示:

stm32之中断配置

二、NVIC中断控制器

1、stm32提供了强大的中断控制器NVIC,NVIC属于Cortex内核器件,不可屏蔽中断(NMI)和外部中断都由它来管理,而SYSTICK不由它管理。

在misc.h文件中我们对NVIC进行了结构体定义,我们找到NVIC_InitTypeDef结构体就可进行定义,结构体中包含四个成员,分别是:

  NVIC_IRQChannel :需要配置的中断向量,比如EXTI0_IRQn,不同的中断向量我们在stm32f10x.h这个文件中可以找到。

  NVIC_IRQChannelPreemptionPriority :配置相应中断向量抢占优先级。

  NVIC_IRQChannelSubPriority :配置相应中断响应优先级。

  NVIC_IRQChannelCmd :使能或关闭响应中断向量中断。

2、对于中端配置主要的内容是配置中断优先级,stm32有两种中断优先级,我们该怎么配置呢?

中断向量有两个属性,抢占式优先级和响应式优先级,编号越小,优先级越高。当两个中断抢占式优先级相同,则响应式中断优先级高的先执行。

3、NVIC中断优先级组

NVIC只可以配置16种中断优先级,也就是说抢占式优先级和响应式优先级由四位数字来决定,总共可以有5种配置方式,在misc.h文件中我们可以看:

stm32之中断配置

stm32的所有GPIO口都可以配置为EXTI外部中断模式,来捕捉信号,可以上升沿检测,下降沿,上升沿下降沿检测。PA0~PG0连接到EXTI0,PA1~PG1连接到EXTI1,PA2~PG2连接到EXTI2等

三、中断程序编写

我们需要自己建一个.c和.h文件来写中断配置这一块的代码。配置NVIC和中断函数如下所示:

static void NVIC_Configuration(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;            //NVIC_InitTypeDef这个结构体我们在misc.h文件中可以找到
  /* Configure one bit for preemption priority */
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);        //配置为第2种中端配置方式,即1bits配置抢占式,3bits配置响应式,这个函数在misc.c文件中,组别在misc.h文件中
  /* 配置中断源 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;       //外部中断0用这种表示方法,中断0~4表示方法都类似,中断5~9表示方式统一为EXTI9_5IRQn,中断10~15统一为EXTI15_10IRQn
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占式优先级0
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;     //响应式优先级0
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;           //使能中断
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void EXTI_PA0_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;          //这个结构体在stm32f10x_exti.h中有定义
    /* config the extiline clock and AFIO clock */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);                                 
    /* config the NVIC */
    NVIC_Configuration();
    /* EXTI line gpio config*/ 
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;      
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;          // 上拉输入
      GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    /* EXTI line mode config */
      GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);
      EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;          //外部中断0,其他的以此类推
      EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;     //配置为中断模式
      EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //下降沿中断
      EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
      EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
} 

中断配置完了以后就要真正写代码了,我们的中断处理函数都写在stm32f10x_it.c文件中,示例代码如下:

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) //确保是否产生了EXTI Line中断
    {
        // LED1 取反     
        LED1_TOGGLE;
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除中断标志位
    } 
}

本文转载自: xtusir

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所有的中档系列PIC单片机,PORTB端口最高的4个引脚(RB7~RB4)在设为输入模式时,当输入电平由高到低或由低到高发生变化时,可以让单片机产生中断。这就是通常所说的引脚状态变化中断。

在设计引脚中断程序时,有三个需要特别注意的地方。

一是,在清除P0RTB中断标志位RBIF之前,必须安排一条必不可少的,以PORTB端口数据寄存器PORTB为源寄存器的读操作指令。放置这一指令的目的有时并不只是为了读取有用的数据,而是为了取消状态变化的硬件信号,以便顺利清除RBIF标志位,为下一次中断做好准备。

二是,由于端口PORTB是引脚电子变化中断,即无论引脚出现上升沿还是下降沿都会产生中断请求,所以必须处理好不需要的虚假中断。

三是,一般都利用PIC单片机的引脚功能来检测按键,所以必须处理好按键消抖的问題。

在主程序里先设置有关的寄存器。

◇设置TRISB寄存器,使RB7~RB4相关的引脚处于输入状态;

◇如果需要弱上拉,通过OPTION_REG的第7位设置;

◇RBIF=O;

◇RBIE=1;

◇GIF=1。

响应状态变化后的中断服务程序。

◇检查RBIF是否为l,为l则是引脚变化引起的中断;

◇调用延时程序,延时20~30 ms,目的是为了按键去抖;

◇判断是引脚出现上升沿还是下降沿引起的中断;

◇调用按键处理程序;

◇读PORTB口的值,取消状态变化的硬件信号;

◇清除RBIF标志。

笔者认为上面程序设计最大的问题是在中断程序里调用延时程序。大家知道,中档PIC单片机只有8层深度的硬件堆栈,在中断里调用于程序出现极易堆栈溢出的情况。另外,PIC单片机中断程序人口只有一个,在响应中断的请求时,PIC单片机就会自动把全局中断的使能位(INTCON的第7位GIF)清除,这样其他中断就暂时不能被响应(此时,如果别的中断发出的中断请求,标志位将一直保留着),直到这个中断程序退出后才会得到响应。这就要求我们设计中断程序的时候必须尽量短,避免调用子程序,更不要在中断里进行复杂的运算。

下面给出笔者设计程序时的思路。

当引脚状态变化引起中断时,在中断子程序里首先判断引起中断的原因是不是我们需要的变化引起的中断。如果是,不要在这里延时,而是设置一个标志位,接着清除中断标志,退出中断。中断程序如下:

else if((RBIE&RBlF)==1){ //如果引脚变化引起中断

if(RB4==0){ //RB4上的按钮接地

key=1; //按键标志位置位

}

RBIF=0; //清除引脚中断标志位

}

其中,if(RB4==0)语句相当于读取了PORTB端口数据寄存器,取消了状态变化的硬件信号。

下面详细介绍怎么样进行按键去抖。

首先,在定时器中断里设置一个lms的时间基准标志位“SYSlms”,每到lms,“SYSlms”便置位。程序如下:

unsigned char count;

if((ToIE&TOIF)==1){ //定时器中断

TMRO+=0x09; //每250μs中断一次

if(count==4){

count=0;

SYSlms=l; //系统时间标志

couot++;

}

T0IF=0; //清除时钟中断标志位

}

有了这个时间基准,便可以在主程序里进行按键去抖处理了。为了更好地利用这个时间基准,定义一个消息标志SYSTime,笔者把它称作时间消息。为了让这个消息有自我发布和自我消失的功能.定义了如下一个宏:

bit SYSTime;

#defincTimeEnahle()SYSTime=0,if(SYSlms){SYSTime=l;SYSlms=0;)

可以把TimeEnable()放到主程序死循环的任何地方,每当程序执行这个宏,SYSTime就会清零,这就是标志位的自我消失.如果在定时器时间基准标志位SYSlms已经置位的话,SYSTime就会置1,这样别的程序就可以利用这个时间消息了,这就是消息的自我发布。下面就是利用这个时间消息来进行按键延时去抖的,首先看一下按键扫描子程序;

void seaakey(){

unsigned char KeyTime,KeyTask;//定义任务时间参数、

//任务参数

switch(KeyTask){

case0:if(key){

KeyTime=30; //准备延时30 ms

KeyTask++; //准备好下一个任务

kcy=0;

}

break;

case I:KeyTime--; //延时30 ms

if(KeyTime==0)Key+ask++;

break;

case2;if(RB4==o){

//调按键处理程序

KeyTask=0;

}

else KeyTask=0;//退出任务

break;

}

}

在主程序的死循环中这样用:

while(1){

TimeEnable();

If(SYSTime==1){scankey();)

//在此可以添加其他程序

只有有时问消息的时候才执行按键扫描程序。可以看到,进入扫描程序执行第一次的时候,程序首先判断按键标志位有没有置位,置位的话(也就是有按键按下的话),任务时间参数(KeyTime)赋值为30,这是延时30ms,去抖,当然你也可以设置为其他的时间值;同时任务参数 (KeyTask)加1。1ms后,再进入扫描程序,这个时候扫描程序执行casel的语句,这样30次后(延时了30ms),任务参数(KeyTask)加1,值为2。lms后,再进入扫描程序,将执行case 2的语句,首先在这里再次判断是不是按键还在按下,如果是就调按键的处理程序,如果不是。就退出按键扫描程序。在这里,还可以加入按键是否抬起的判断程序。

这样设计的引脚变化程序,CPU开销小,效率高,不会出现堆浅溢出的问题,提高了系统的实时性。

来源:畅学电子网

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