單片機(jī)中斷程序，如何被中斷？

硬件筆記本

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來源 | 技術(shù)社區(qū)
8 p8 u& G  _- m/ a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？
: W. J0 Y1 q# ]% h; F& E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(duì)系統(tǒng)異常的支持。
9 |) n* G( {9 w) e# J3 P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(jí)，中斷輸入請(qǐng)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(hào)。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。
# G3 N# g5 F, o) j; k主程序正在執(zhí)行，當(dāng)遇到中斷請(qǐng)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(jí)中斷可以被較高優(yōu)先級(jí)的中斷所打斷，在執(zhí)行完高級(jí)中斷后返回到低級(jí)中斷里繼續(xù)執(zhí)行，采用“咬尾中斷”機(jī)制。
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; Q, P# X9 q% k# O' y* y內(nèi)核中斷(異常管理和休眠模式等)，其中斷優(yōu)先級(jí)則由SCB寄存器來管理，IRQ的中斷優(yōu)先級(jí)是由NVIC來管理。
NVIC的寄存器經(jīng)過了存儲(chǔ)器映射，其寄存器的起始地址為0xE000E100，對(duì)其訪問必須是每次32bit。
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。
NVIC具有以下特性：
+ ~7 e' O& S3 |4 G% U; K2 C, \' A靈活的中斷管理：使能\清除、優(yōu)先級(jí)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
5 g) }" C+ z2 y4 w! `7 t# K  carm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(shì)：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(hào)丟失。

% e% W  P; S5 I- D/ F; M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
*(volatile unsigned long) (0xE000E180) = 0x4 ; //清除#2中斷1.2 匯編代碼__asm void Interrupt_Enable()
{
LDR R0, =0xE000E100  ;  //ISER寄存器的地址
MOVS R1, #04         ;  //設(shè)置#2中斷
0 O0 W' O# h* }4 w2 C- q, B STR R1, [R0]         ;  //使能中斷#2
}
; K; G$ g! ]& [" i+ i) |__asm void Interrupt_Disable()
- F+ x% y0 K8 K/ l{
' E3 M& o. ?: }/ T* U& B LDR R0, =0xE000E180  ;  //ICER寄存器的地址
' H4 C2 b  S' I* |. F MOVS R1, #04         ;  //設(shè)置#2中斷
STR R1, [R0]         ;  //使能中斷#2
; B; {9 I( ?8 Z; H}1.3 CMSIS標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù)//使能中斷#IRQn
__STATIC_INLINE void __NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
. N4 i, K4 J+ V- c4 l+ E    if ((int32_t)(IRQn) >= 0) {
        NVIC->ISER[0U] = (uint32_t)(1UL = 0) {
+ n% V, i! ]3 E; j% c% f0 D        NVIC->ICER[0U] = (uint32_t)(1UL = 0) {
        return((uint32_t)(((NVIC->ISER[0U] & (1UL 2. 中斷掛起和清除掛起
  x3 u! @, [1 V# G/ W2 I如果一個(gè)中斷發(fā)生了，卻無法立即處理，這個(gè)中斷請(qǐng)求將會(huì)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(jí)還沒有降低到可以處理掛起的請(qǐng)求，并且沒有手動(dòng)清除掛起狀態(tài)，該狀態(tài)將會(huì)一直保持。
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(jìng)爭(zhēng)訪問時(shí)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失。
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' R; I" B7 O: i" o' h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(jí)的中斷在運(yùn)行，這時(shí)中斷的服務(wù)程序就會(huì)立即得以執(zhí)行。2.1 C代碼*(volatile unsigned long)(0xE000E100) = 0x4 ; //使能中斷#2
*(volatile unsigned long)(0xE000E200) = 0x4 ; //掛起中斷#2
/ T% G3 K# W% G*(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()
{
LDR R0, =0xE000E100   ;  //設(shè)置使能中斷寄存器地址
3 J6 X$ A4 M3 G MOVS R1, #0x4         ;  //中斷#2
STR R1, [R0]          ;  //使能#2中斷
5 o6 b2 j; w2 t& H LDR R0, =0xE000E200   ; //設(shè)置掛起中斷寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中斷#2
STR R1, [R0]          ;  //掛起#2中斷
5 C% k' I+ }* b2 E# O) J}
__asm void Interrupt_Clear_Pending()
{
1 Y/ @' @/ h  c. [. j LDR R0, =0xE000E100   ;  //設(shè)置使能中斷寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中斷#2
* l$ j4 k  z) D. {2 N STR R1, [R0]          ;  //使能#2中斷
3 x* R1 L/ L" J$ s" B% q4 w; p LDR R0, =0xE000E280   ; //設(shè)置清除中斷掛起寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中斷#2
STR R1, [R0]          ;  //清除#2的掛起狀態(tài)
}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)
! y' _( [" u8 B4 v{
/ i) j: Y. J2 g; t: x1 G  i  }    if ((int32_t)(IRQn) >= 0) {
        NVIC->ISPR[0U] = (uint32_t)(1UL = 0) {
        NVIC->ICPR[0U] = (uint32_t)(1UL = 0) {
        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(cè)中只有簡(jiǎn)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(cè)》。
: k" K3 @0 E9 k7 h0 Q+ [

. h% Q! j5 f+ R6 ]; ~聲明：
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