單片機(jī)中斷程序，如何被中斷？

硬件筆記本

% K; f* N- H& x' }7 @( n7 w, |& \! R點(diǎn)擊上方名片關(guān)注了解更多
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6 A2 S5 v0 Q: X6 o來源 | 技術(shù)社區(qū)
很多同學(xué)都存在這樣的疑惑：如果外部中斷來的頻率足夠快，上一個(gè)中斷沒有處理完成，新來的中斷該如何處理？
中斷一般是由硬件（例如外設(shè)、外部引腳）產(chǎn)生，當(dāng)某種內(nèi)部或外部事件發(fā)生時(shí)，MCU的中斷系統(tǒng)將迫使 CPU 暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去進(jìn)行中斷事件的處理，中斷處理完畢后，又返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行下去，所有的Cortex-M 內(nèi)核系統(tǒng)都有一個(gè)用于中斷處理的組件NVIC，主要負(fù)責(zé)處理中斷，還處理其他需要服務(wù)的事件。嵌套向量式中斷控制器（NVIC: Nested Vectored Interrupt Controller）集成在Cortex-M0處理器里，它與處理器內(nèi)核緊密相連，并且提供了中斷控制功能以及對系統(tǒng)異常的支持。
, o5 `! v( V0 }: D& ^, Q處理器中的NVIC能夠處理多個(gè)可屏蔽中斷通道和可編程優(yōu)先級，中斷輸入請求可以是電平觸發(fā)，也可以是最小的一個(gè)時(shí)鐘周期的脈沖信號。每一個(gè)外部中斷線都可以獨(dú)立的使能、清除或掛起，并且掛起狀態(tài)也可以手動(dòng)地設(shè)置和清除。
主程序正在執(zhí)行，當(dāng)遇到中斷請求（Interrupt Request）時(shí)，暫停主程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而去執(zhí)行中斷服務(wù)例程（Interrupt Service Routine，ISR），稱為響應(yīng)，中斷服務(wù)例程執(zhí)行完畢后返回到主程序斷點(diǎn)處并繼續(xù)執(zhí)行主程序。多個(gè)中斷是可以進(jìn)行嵌套的。正在執(zhí)行的較低優(yōu)先級中斷可以被較高優(yōu)先級的中斷所打斷，在執(zhí)行完高級中斷后返回到低級中斷里繼續(xù)執(zhí)行，采用“咬尾中斷”機(jī)制。
  I) b$ w2 |- q2 e/ Y# W
4 D8 |% W1 f" b* [/ V5 d內(nèi)核中斷(異常管理和休眠模式等)，其中斷優(yōu)先級則由SCB寄存器來管理，IRQ的中斷優(yōu)先級是由NVIC來管理。
NVIC的寄存器經(jīng)過了存儲器映射，其寄存器的起始地址為0xE000E100，對其訪問必須是每次32bit。
" h8 [8 q" H8 h; @SCB寄存器的起始地址：0xE000ED00，也是每次32bit訪問，SCB寄存器主要包含SysTick操作、異常管理和休眠模式控制。
* E+ q: |" x1 J* r7 `- bNVIC具有以下特性：
靈活的中斷管理：使能\清除、優(yōu)先級配置硬件嵌套中斷支持向量化的異常入口中斷屏蔽1. 中斷使能和清除使能
arm將處理器的中斷使能設(shè)置和清除設(shè)置寄存器分在兩個(gè)不同的地址，這種設(shè)計(jì)主要有如下優(yōu)勢：一方面這種方式減少了使能中斷所需要的步驟，使能一個(gè)中斷NVIC只需要訪問一次，同時(shí)也減少了程序代碼并且降低了執(zhí)行時(shí)間，另一方面當(dāng)多個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程同時(shí)訪問寄存器或者在讀寫操作寄存器時(shí)有操作其他的中斷使能位，這樣就有可能導(dǎo)致寄存器丟失，設(shè)置和清除分成兩個(gè)寄存器能夠有效防止控制信號丟失。
, B) a& D9 W1 Q- ^9 a
- W% j8 c; x6 T" P! [. ~因此我可以獨(dú)立的操作每一個(gè)中斷的使能和清除設(shè)置。
1.1 C代碼*(volatile unsigned long) (0xE000E100) = 0x4 ; //使能#2中斷
  i" @2 `3 D9 e6 w*(volatile unsigned long) (0xE000E180) = 0x4 ; //清除#2中斷1.2 匯編代碼__asm void Interrupt_Enable()
$ j5 a8 v$ K/ `- M1 d+ m8 j: p{
LDR R0, =0xE000E100  ;  //ISER寄存器的地址
MOVS R1, #04         ;  //設(shè)置#2中斷
' ^- }; ]1 V7 C1 ?7 T. I- ], E STR R1, [R0]         ;  //使能中斷#2
' q9 F2 M0 m6 [}
__asm void Interrupt_Disable()
{
LDR R0, =0xE000E180  ;  //ICER寄存器的地址
' Z  l6 C# [# \; G% c$ `5 | MOVS R1, #04         ;  //設(shè)置#2中斷
STR R1, [R0]         ;  //使能中斷#2
}1.3 CMSIS標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù)//使能中斷#IRQn
% ]+ s1 `8 y' W2 e) u/ c& e- ~3 u# D__STATIC_INLINE void __NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn)
7 z/ d2 m7 f  G: L{
* B" j4 s* c: [  p: _0 a4 b' ]. K/ g( b    if ((int32_t)(IRQn) >= 0) {
# ]9 T) ?8 }( X8 X        NVIC->ISER[0U] = (uint32_t)(1UL = 0) {
* I. [; @: [6 Q$ p$ T7 p. e6 E$ r( z        NVIC->ICER[0U] = (uint32_t)(1UL = 0) {
/ g! C- U) m' x' Z+ B6 M) W# }        return((uint32_t)(((NVIC->ISER[0U] & (1UL 2. 中斷掛起和清除掛起
如果一個(gè)中斷發(fā)生了，卻無法立即處理，這個(gè)中斷請求將會被掛起。掛起狀態(tài)保存在一個(gè)寄存器中，如果處理器的當(dāng)前優(yōu)先級還沒有降低到可以處理掛起的請求，并且沒有手動(dòng)清除掛起狀態(tài)，該狀態(tài)將會一直保持。
, r- ~( l( D" f' C* O可以通過操作中斷設(shè)置掛起和中斷清除掛起兩個(gè)獨(dú)立的寄存器來訪問或者修改中斷掛起狀態(tài)，中斷掛起寄存器也是通過兩個(gè)地址來實(shí)現(xiàn)設(shè)置和清除相關(guān)位。這使得每一個(gè)位都可以獨(dú)立修改，并且無需擔(dān)心在兩個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程競爭訪問時(shí)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失。

* P8 m! v, P2 j8 T中斷掛起狀態(tài)寄存器允許使用軟件來觸發(fā)中斷。如果中斷已經(jīng)使能并且沒有被屏蔽掉，當(dāng)前還沒有更高優(yōu)先級的中斷在運(yùn)行，這時(shí)中斷的服務(wù)程序就會立即得以執(zhí)行。2.1 C代碼*(volatile unsigned long)(0xE000E100) = 0x4 ; //使能中斷#2
0 o0 q- R5 d+ h4 A9 p, Y*(volatile unsigned long)(0xE000E200) = 0x4 ; //掛起中斷#2
*(volatile unsigned long)(0xE000E280) = 0x4 ; //清除中斷#2的掛起狀態(tài)2.2 匯編代碼__asm void Interrupt_Set_Pending()
; s$ k1 E) _& b2 N  i  V$ j  L8 G# H{
6 }  j+ p! n# R& x1 S- f LDR R0, =0xE000E100   ;  //設(shè)置使能中斷寄存器地址
3 u- M7 L8 u  v5 X) o9 v0 ~ MOVS R1, #0x4         ;  //中斷#2
6 W% M3 b% U% h' H" Z3 Z STR R1, [R0]          ;  //使能#2中斷
* s3 m' p/ h/ _0 g& V+ u: B* H LDR R0, =0xE000E200   ; //設(shè)置掛起中斷寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中斷#2
- [$ U) {% A, x6 x3 a5 e5 N2 x STR R1, [R0]          ;  //掛起#2中斷
}
# x7 }' N3 \; M7 T9 `$ R__asm void Interrupt_Clear_Pending()
9 q8 M1 r' f. j8 z' p{
) P1 i& `5 \& [) X! O5 w LDR R0, =0xE000E100   ;  //設(shè)置使能中斷寄存器地址
2 a" K( p3 L0 N( f+ C MOVS R1, #0x4         ;  //中斷#2
( ^1 M  J; g$ I) s STR R1, [R0]          ;  //使能#2中斷
2 k$ E* }1 L# x) M# y6 `1 F LDR R0, =0xE000E280   ; //設(shè)置清除中斷掛起寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中斷#2
0 z- T0 x! {/ m STR R1, [R0]          ;  //清除#2的掛起狀態(tài)
* Z2 q/ L; p$ N2 ]}2.3 CMSIS標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù)//設(shè)置一個(gè)中斷掛起
__STATIC_INLINE void __NVIC_SetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
    if ((int32_t)(IRQn) >= 0) {
/ |9 B9 J; l. C  g- [        NVIC->ISPR[0U] = (uint32_t)(1UL = 0) {
: V2 d. K3 w$ v        NVIC->ICPR[0U] = (uint32_t)(1UL = 0) {
$ [9 _6 s) P5 ~' E        return((uint32_t)(((NVIC->ISPR[0U] & (1UL NVIC屬于處理器內(nèi)核部分，因此在MM32 MCU芯片的用戶手冊中只有簡單的提及，沒有重點(diǎn)講述，需要深入了解相關(guān)寄存器和功能需要參考《Cortex-M0技術(shù)參考手冊》。


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