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          STM32 (Cortex-M3) 中NVIC(嵌套向量中斷控制)的理解

          作者: 時(shí)間:2012-09-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          一、 () 中的優(yōu)先級(jí)概念

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/148443.htm

          ()中有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的概念:搶占式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí),也把響應(yīng)優(yōu)先級(jí)稱作“亞優(yōu)先級(jí)”或“副優(yōu)先級(jí)”,每個(gè)源都需要被指定這兩種優(yōu)先級(jí)。

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

          高占先式優(yōu)先級(jí)的事件會(huì)打斷當(dāng)前的主程序/程序運(yùn)行—搶斷式優(yōu)先響應(yīng),俗稱中斷嵌套。

          2. 何為副優(yōu)先級(jí)(subpriority)

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

          在占先式優(yōu)先級(jí)相同的情況下,如果有低副優(yōu)先級(jí)中斷正在執(zhí)行, 高副優(yōu)先級(jí)的中斷要等待已被響應(yīng)的低副優(yōu)先級(jí)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(huì)被響應(yīng)的依據(jù)

          首先是占先式優(yōu)先級(jí),其次是副優(yōu)先級(jí);

          占先式優(yōu)先級(jí)決定是否會(huì)有中斷嵌套;

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

          4. 優(yōu)先級(jí)沖突的處理

          具有高搶占式優(yōu)先級(jí)的中斷可以在具有低搶占式優(yōu)先級(jí)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(jí)的中斷可以嵌套低搶占式優(yōu)先級(jí)的中斷。

          當(dāng)兩個(gè)中斷源的搶占式優(yōu)先級(jí)相同時(shí),這兩個(gè)中斷將沒有嵌套關(guān)系,當(dāng)一個(gè)中斷到來后,如果正在處理另一個(gè)中斷,這個(gè)后到來的中斷就要等到前一個(gè)中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個(gè)中斷同時(shí)到達(dá),則中斷器根據(jù)他們的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高低來決定先處理哪一個(gè);如果他們的搶占式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)都相等,則根據(jù)他們?cè)谥袛啾碇械呐盼豁樞驔Q定先處理哪一個(gè)。

          5. 中對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)的定義

          既然每個(gè)中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級(jí),就需要有相應(yīng)的寄存器位記錄每個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí);在Cortex-M3中定義了8個(gè)比特位用于設(shè)置中斷源的優(yōu)先級(jí),這8個(gè)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(jí)

          最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí),最低7位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

          最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí),最低6位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

          最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí),最低5位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

          最高4位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí),最低4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

          最高5位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí),最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

          最高6位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí),最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

          最高7位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí),最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

          這就是優(yōu)先級(jí)分組的概念。

          6. stm32中對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)的定義

          Cortex-M3允許具有較少中斷源時(shí)使用較少的寄存器位指定中斷源的優(yōu)先級(jí),因此把指定中斷優(yōu)先級(jí)的寄存器位減少到4位,這4個(gè)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(jí)

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

          第2組:最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí),最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

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

          第4組:所有4位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)

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

          /* Preemption Priority Group */

          #define _PriorityGroup_0 ((u32)0x700) /* 0 bits for pre-emption priority

          4 bits for subpriority */

          #define _PriorityGroup_1 ((u32)0x600) /* 1 bits for pre-emption priority

          3 bits for subpriority */

          #define _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(jí)分組方式,這個(gè)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(jí),下面以一個(gè)簡單的例子說明如何指定中斷源的搶占式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí):

          // 選擇使用優(yōu)先級(jí)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(jí)別1

          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)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(jí)別0

          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別1

          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

          NVIC_Init(NVIC_InitStructure);

          --------------------------------------------------------------------------------

          要注意的幾點(diǎn)是:

          1. 如果指定的搶占式優(yōu)先級(jí)別或響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別超出了選定的優(yōu)先級(jí)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(jí)別相同的中斷源之間沒有嵌套關(guān)系;

          3. 如果某個(gè)中斷源被指定為某個(gè)搶占式優(yōu)先級(jí)別,又沒有其它中斷源處于同一個(gè)搶占式優(yōu)先級(jí)別,則可以為這個(gè)中斷源指定任意有效的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)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(jí)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(jí)=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(jí)=-1)。

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

          下面兩個(gè)函數(shù)等效于關(guān)閉總中斷:

          void NVIC_SETPRIMASK(void);

          void NVIC_SETFAULTMASK(void);

          下面兩個(gè)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(duì)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

          -------------------------------------------------------------------------------------------------

          補(bǔ)充:

          可以用:

          #define CLI() __set_PRIMASK(1)

          #define SEI() __set_PRIMASK(0)

          來實(shí)現(xiàn)開關(guān)總中斷的功能。



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