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標(biāo)題: STM32 (Cortex-M3) 中NVIC(嵌套向量中斷控制)的理解 [打印本頁]

作者: liuqq    時間: 2015-5-20 14:39
標(biāo)題: STM32 (Cortex-M3) 中NVIC(嵌套向量中斷控制)的理解

一、STM32 (Cortex-M3) 中的優(yōu)先級概念

    STM32(Cortex-M3)中有兩個優(yōu)先級的概念:搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級,也把響應(yīng)優(yōu)先級稱作“亞優(yōu)先級”或“副優(yōu)先級”,每個中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級。

1. 何為占先式優(yōu)先級(pre-emption priority)

    高占先式優(yōu)先級的中斷事件會打斷當(dāng)前的主程序/中斷程序運行—搶斷式優(yōu)先響應(yīng),俗稱中斷嵌套。

2. 何為副優(yōu)先級(subpriority)

    在占先式優(yōu)先級相同的情況下,高副優(yōu)先級的中斷優(yōu)先被響應(yīng);

    在占先式優(yōu)先級相同的情況下,如果有低副優(yōu)先級中斷正在執(zhí)行, 高副優(yōu)先級的中斷要等待已被響應(yīng)的低副優(yōu)先級中斷執(zhí)行結(jié)束后才能得到響應(yīng)—非搶斷式響應(yīng)(不能嵌套)。

3. 判斷中斷是否會被響應(yīng)的依據(jù)

    首先是占先式優(yōu)先級,其次是副優(yōu)先級;

    占先式優(yōu)先級決定是否會有中斷嵌套;

    Reset、NMI、Hard Fault 優(yōu)先級為負(fù)(高于普通中斷優(yōu)先級)且不可調(diào)整。

4. 優(yōu)先級沖突的處理

    具有高搶占式優(yōu)先級的中斷可以在具有低搶占式優(yōu)先級的中斷處理過程中被響應(yīng),即中斷的嵌套,或者說高搶占式優(yōu)先級的中斷可以嵌套低搶占式優(yōu)先級的中斷。

    當(dāng)兩個中斷源的搶占式優(yōu)先級相同時,這兩個中斷將沒有嵌套關(guān)系,當(dāng)一個中斷到來后,如果正在處理另一個中斷,這個后到來的中斷就要等到前一個中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個中斷同時到達(dá),則中斷控制器根據(jù)他們的響應(yīng)優(yōu)先級高低來決定先處理哪一個;如果他們的搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級都相等,則根據(jù)他們在中斷表中的排位順序決定先處理哪一個。

5. Cortex-M3中對中斷優(yōu)先級的定義

    既然每個中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級,就需要有相應(yīng)的寄存器位記錄每個中斷的優(yōu)先級;在Cortex-M3中定義了8個比特位用于設(shè)置中斷源的優(yōu)先級,這8個比特位可以有8種分配方式,如下:

所有8位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低7位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低6位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低5位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高4位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高5位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高6位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高7位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

這就是優(yōu)先級分組的概念。

6. stm32中對中斷優(yōu)先級的定義

    Cortex-M3允許具有較少中斷源時使用較少的寄存器位指定中斷源的優(yōu)先級,因此STM32把指定中斷優(yōu)先級的寄存器位減少到4位,這4個寄存器位的分組方式如下:

第0組:所有4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第1組:最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第2組:最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第3組:最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級,最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第4組:所有4位用于指定搶占式優(yōu)先級




    AIRC(Application Interrupt and Reset Register)寄存器中有用于指定優(yōu)先級的 4 bits。這4個bits用于分配preemption優(yōu)先級和sub優(yōu)先級,在STM32的固件庫中定義如下:

/* Preemption Priority Group */
#define NVIC_PriorityGroup_0         ((u32)0x700) /* 0 bits for pre-emption priority
                                                     4 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_1         ((u32)0x600) /* 1 bits for pre-emption priority
                                                     3 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_2         ((u32)0x500) /* 2 bits for pre-emption priority
                                                     2 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_3         ((u32)0x400) /* 3 bits for pre-emption priority
                                                     1 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_4         ((u32)0x300) /* 4 bits for pre-emption priority
                                                     0 bits for subpriority */


    可以通過調(diào)用STM32的固件庫中的函數(shù)NVIC_PriorityGroupConfig()選擇使用哪種優(yōu)先級分組方式,這個函數(shù)的參數(shù)有下列5種:

NVIC_PriorityGroup_0 => 選擇第0組
NVIC_PriorityGroup_1 => 選擇第1組
NVIC_PriorityGroup_2 => 選擇第2組
NVIC_PriorityGroup_3 => 選擇第3組
NVIC_PriorityGroup_4 => 選擇第4組

    接下來就是指定中斷源的優(yōu)先級,下面以一個簡單的例子說明如何指定中斷源的搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級:

// 選擇使用優(yōu)先級分組第1組
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

// 使能EXTI0中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 指定搶占式優(yōu)先級別1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

// 使能EXTI9_5中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 指定搶占式優(yōu)先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級別1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);


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    要注意的幾點是:

    1. 如果指定的搶占式優(yōu)先級別或響應(yīng)優(yōu)先級別超出了選定的優(yōu)先級分組所限定的范圍,將可能得到意想不到的結(jié)果;

    2. 搶占式優(yōu)先級別相同的中斷源之間沒有嵌套關(guān)系;

    3. 如果某個中斷源被指定為某個搶占式優(yōu)先級別,又沒有其它中斷源處于同一個搶占式優(yōu)先級別,則可以為這個中斷源指定任意有效的響應(yīng)優(yōu)先級別。

二、開關(guān)總中斷

    在STM32/Cortex-M3中是通過改變CPU的當(dāng)前優(yōu)先級來允許或禁止中斷。

PRIMASK位:只允許NMI和hard fault異常,其他中斷/異常都被屏蔽(當(dāng)前CPU優(yōu)先級=0)。
FAULTMASK位:只允許NMI,其他所有中斷/異常都被屏蔽(當(dāng)前CPU優(yōu)先級=-1)。

    在STM32固件庫中(stm32f10x_nvic.c和stm32f10x_nvic.h) 定義了四個函數(shù)操作PRIMASK位和FAULTMASK位,改變CPU的當(dāng)前優(yōu)先級,從而達(dá)到控制所有中斷的目的。

下面兩個函數(shù)等效于關(guān)閉總中斷:
void NVIC_SETPRIMASK(void);
void NVIC_SETFAULTMASK(void);

下面兩個函數(shù)等效于開放總中斷:
void NVIC_RESETPRIMASK(void);
void NVIC_RESETFAULTMASK(void);

上面兩組函數(shù)要成對使用,但不能交叉使用。

例如:

第一種方法:
NVIC_SETPRIMASK();   //關(guān)閉總中斷
NVIC_RESETPRIMASK();//開放總中斷

第二種方法:
NVIC_SETFAULTMASK();   //關(guān)閉總中斷
NVIC_RESETFAULTMASK();//開放總中斷

常常使用:
NVIC_SETPRIMASK();     // Disable Interrupts
NVIC_RESETPRIMASK(); // Enable Interrupts

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補(bǔ)充:
可以用:
#define CLI()    __set_PRIMASK(1)
#define SEI() __set_PRIMASK(0)
來實現(xiàn)開關(guān)總中斷的功能。

在v3.5的固件庫中,__set_PRIMASK(1),__set_PRIMASK(0) 在core_cm3.c里面,是匯編函數(shù)








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