Cortex-M0中断控制和系统控制知识点

上一篇介绍了Cortex-M0中断控制和系统控制（一），本篇将继续介绍Cortex-M0中断控制知识。

每一个外部中断都有一个对应的优先级寄存器，Cortex-M0中NVIC-IPR共有8个寄存器，而每个寄存器管理4个IRQ中断，所以M0的IRQ中断源最多只支持32个，再加上16个内核中断，也就是说M0最多48个中断源。

Cortex-M0采用Armv6-M架构，优先级寄存器配置位有8位，但是有效位只有最高2位，这个地方很多人使用了Cortex-M3后一直也认为Cortex-M0也是最高3或4位有效位，在arm官方资料中有对比两个版本的差别。因此Cortex-M0可编程优先级有4个，加上3个固定的优先级(复位、NMI、HardFault)，Cortex-M0总共有7个中断优先级。

Cortex-M0内核的中断优先级寄存器是以最高位（MSB）对齐的，并且只支持字传输，每次访问都会同时涉及4个中断优先级寄存器。见下图：

因为Bit0 - Bit5没有使用，所以如果没有进行写操作读出都为0。

由于不同的 Cortex-M 系列，其中断优先级是不一样的，所以在 CMSIS 库中的头文件中可以查看优先级的数量 \_\_NVIC\_PRIO\_BITS。

中断优先级寄存器的编程应该在中断使能之前，其通常是在程序开始时完成的。arm官方资料提示应该避免在中断使能之后改变中断优先级，因为这种情况的结果在ARMv6-M系统结构是不可预知的，并且不被Cortex-M0处理器支持。Cortex-M3/M4处理器的情况又有所不同，他们都支持中断优先级的动态切换。Cortex-M3处理器和Cortex-M0处理器的另外一个区别是，Cortex-M3访问中断优先级寄存器时支持字节或半字传输，因此可以每次只设置一个寄存器。如果需要改变优先级，程序中需要关闭中断后再重新设置中断优先级寄存器。

在 Cortex-M内核中，一个中断的优先级数值越低，逻辑优先级却越高。比如，中断优先级为2的中断可以抢占中断优先级为3的中断，但反过来就不行。换句话说，中断优先级2比中断优先级3的优先级更高。

Cortex-M0处理器对中断嵌套的支持无需任何软件干预，如果MCU已经在运行一个中断，而有了新的更高优先级的中断请求，正在运行的中断将会被暂停，转而执行更高优先级的中断，高优先级中断执行完成后又回到原来的低优先级中断。如果出现两个同一优先级的中断，则是判断谁开始发起中断请求，MCU会先执行同一优先级中首先发起请求的中断。

MM32F0130系列中断向量表：

typedefenumIRQn{

NonMaskableInt_IRQn=-14,///< 2 Non Maskable Interrupt
    HardFault_IRQn                  = -13,                                  ///< 3 Cortex-M0 Hard Fault Interrupt
    MemoryManagement_IRQn           = -12,                                  ///< 4 Cortex-M0 Memory Management Interrupt
    BusFault_IRQn                   = -11,                                  ///< 5 Cortex-M0 Bus Fault Interrupt
    UsageFault_IRQn                 = -10,                                  ///< 6 Cortex-M0 Usage Fault Interrupt
    SVC_IRQn                        = -5,                                   ///< 11 Cortex-M0 SV Call Interrupt
    DebugMonitor_IRQn               = -4,                                   ///< 12 Cortex-M0 Debug Monitor Interrupt
    PendSV_IRQn                     = -2,                                   ///< 14 Cortex-M0 Pend SV Interrupt
    SysTick_IRQn                    = -1,                                   ///< 15 Cortex-M0 System Tick Interrupt
    WWDG_IWDG_IRQn                  = 0,                                    ///< WatchDog Interrupt
    WWDG_IRQn                       = 0,                                    ///< Window WatchDog Interrupt
    PVD_IRQn                        = 1,                                    ///< PVD through EXTI Line detect Interrupt
    BKP_IRQn                        = 2,                                    ///< BKP through EXTI Line Interrupt
    RTC_IRQn                        = 2,                                    ///< RTC through EXTI Line Interrupt
    FLASH_IRQn                      = 3,                                    ///< FLASH Interrupt
    RCC_CRS_IRQn                    = 4,                                    ///< RCC & CRS Interrupt
    RCC_IRQn                        = 4,                                    ///< RCC Interrupt
    EXTI0_1_IRQn                    = 5,                                    ///< EXTI Line 0 and 1 Interrupts
    EXTI2_3_IRQn                    = 6,                                    ///< EXTI Line 2 and 3 Interrupts
    EXTI4_15_IRQn                   = 7,                                    ///< EXTI Line 4 to 15 Interrupts
    HWDIV_IRQn                      = 8,                                    ///< HWDIV Global Interrupt
    DMA1_Channel1_IRQn              = 9,                                    ///< DMA1 Channel 1 Interrupt
    DMA1_Channel2_3_IRQn            = 10,                                   ///< DMA1 Channel 2 and Channel 3 Interrupts
    DMA1_Channel4_5_IRQn            = 11,                                   ///< DMA1 Channel 4 and Channel 5 Interrupts
    ADC_COMP_IRQn                   = 12,                                   ///< ADC & COMP Interrupts
    COMP_IRQn                       = 12,                                   ///< COMP Interrupts
    ADC_IRQn                        = 12,                                   ///< ADC Interrupts
    ADC1_IRQn                       = 12,                                   ///< ADC Interrupts
    TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn        = 13,                                   ///< TIM1 Break, Update, Trigger and Commutation Interrupts
    TIM1_CC_IRQn                    = 14,                                   ///< TIM1 Capture Compare Interrupt
    TIM2_IRQn                       = 15,                                   ///< TIM2 Interrupt
    TIM3_IRQn                       = 16,                                   ///< TIM3 Interrupt
    TIM14_IRQn                      = 19,                                   ///< TIM14 Interrupt
    TIM16_IRQn                      = 21,                                   ///< TIM16 Interrupt
    TIM17_IRQn                      = 22,                                   ///< TIM17 Interrupt
    I2C1_IRQn                       = 23,                                   ///< I2C1 Interrupt
    SPI1_IRQn                       = 25,                                   ///< SPI1 Interrupt
    SPI2_IRQn                       = 26,                                   ///< SPI1 Interrupt
    UART1_IRQn                      = 27,                                   ///< UART1 Interrupt
    UART2_IRQn                      = 28,                                   ///< UART2 Interrupt
    CAN_IRQn                        = 30,                                   ///< CAN Interrupt
    USB_IRQn                        = 31,                                   ///< USB Interrupt
} IRQn_Type;

设置中断优先级的流程：先读一个字，再修改对应字节，最后整个字写回。

1.1. C代码

void__NVIC_SetPriority()
{
unsignedlongtemp;//定义一个临时变量
temp=*(volatileunsignedlong)(0xE000E400);//读取IRP0值
temp&=(0xFF00FFFF|(0xC0<< 16));            //修改中断#2优先级为0xC0
    *(volatile unsigned long)(0xE000E400) = temp; //设置IPR0
}

1.2. 汇编代码

在程序中可以一次设置多个中断优先级。

void__NVIC_SetPriority()
{
LDRR0,=0xE000E100;//设置使能中断寄存器地址
MOVSR1,#0x4;//中断#2
STRR1,[R0];//使能#2中断
LDRR0,=0xE000E200;//设置挂起中断寄存器地址
MOVSR1,#0x4;//中断#2
STRR1,[R0];//挂起#2中断
LDRR0,=0xE000E280;//设置清除中断挂起寄存器地址
MOVSR1,#0x4;//中断#2
STRR1,[R0];//清除#2的挂起状态
}

1.3. CMSIS标准设备驱动函数

//设置中断优先级
__STATIC_INLINEvoid__NVIC_SetPriority(IRQn_TypeIRQn,uint32_tpriority)
{
if((int32_t)(IRQn)>=0){
NVIC->IP[_IP_IDX(IRQn)]=((uint32_t)(NVIC->IP[_IP_IDX(IRQn)]&~(0xFFUL<< _BIT_SHIFT(IRQn))) |
                                    (((priority << (8U - __NVIC_PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL) << _BIT_SHIFT(IRQn)));
    }
    else {
        SCB->SHP[_SHP_IDX(IRQn)]=((uint32_t)(SCB->SHP[_SHP_IDX(IRQn)]&~(0xFFUL<< _BIT_SHIFT(IRQn))) |
                                    (((priority << (8U - __NVIC_PRIO_BITS)) & (uint32_t)0xFFUL) << _BIT_SHIFT(IRQn)));
    }
}

这里的参数IRQn为中断ID号，可以为负，也可以为正。当IRQn为负时，设置系统异常的优先级，当IRQn大于等于0时，设置外设中断优先级，芯片厂商会提供中断向量表IRQn\_Type，应用层只需要调用即可；priority是0、1、2、3，函数内部会自动移位到对应的优先级最高2位。

方法一：
voidNVIC_SetPriority(TIM1_CC_IRQn,3);//设置#14中断的优先级为0xC0
方法二：
voidNVIC_Config(void)
{NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM1_CC_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority=3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

设置好中断优先级后，用户还可以读取当前已经设置的中断优先级。

审核编辑：汤梓红