【S32K 进阶之旅】Interrupt 模块介绍与应用

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一、 S32K144 Interrupt介绍
1. Arm Cortex-M4F 中断结构及中断过程

ARM Cortex-M4F 内核模块框图

S32K144 内核ARM Cortex-M4F 把中断分为内核中断与非内核模块中断，并对内核中断和非内核中断进行了统一编号（0~254），非内核中断的中断请求号（IRQ）为 0~238，对应于中断向量号的 15~254。中断结构原理图如下：

ARM Cortex-M4F 中断结构原理图

M4F 的中断由 M4F 内核、嵌套向量中断控制器（Nested Vectored Interrupt Controller，NVIC）及模块中断源组成。中断过程分为两步：第一，模块中断源向 NVIC 发出中断请求信号；第二步，NVIC 对发来的中断信号进行处理，判断该模块中断源是否被使能，若使能，则通过专用外设总线（Private Peripheral Bus，PPB）发送给 M4F 内核，由内核进行中断处理。如果同时有多个中断信号到来，NVIC 则根据设定好的中断优先级进行判断，优先级高的中断被响应，优先级低的中断被挂起，压入堆栈保存；如果优先级完全相同的多个中断源同时请求，则先响应 IRQ 号较小的，其他被挂起。
2. NVIC 寄存器映射

NVIC 寄存器映射地址（Cortex-M4 User Guide）

• 中断使能寄存器（NVIC_ISER）
• 中断禁止寄存器（NVIC_ICER）
• 中断挂起寄存器（NVIC_ISPR）
• 清除挂起寄存器（NVIC_ICPR）
• 中断活动位寄存器（NVIC_IABR）
• 优先级寄存器（NVIC_IPR）

上表列出了 NVIC 的寄存器映射，由于 NVIC 属于内核外设，具体的寄存器用法可以参考手册《Cortex™-M4 Devices Generic User Guide》。


二、 S32DS Interrupt例程简介与应用
下面我们以 S32DS 开发环境中自带的例程 hello_Interrupts_s32k144为例。
1. 例程导入

• 打开S32 Design Studio，点击：“File”->“New”->“S32DS Project from Example”。

• 在弹出的窗口选取 S32K144 目录下的 hello_interrupts 例程，点击“Finish”。

• 点击左上角“Build”按钮，编译例程。

• 点击“Debug”按钮。进入例程Debug页面。

• 点击运行程序 按钮，D11 LED blue 灯 1s闪烁。

D11 1s闪烁蓝灯

2. 例程简介

• Hello Interrupt介绍

此例程通过配置时钟、GPIO、LPIT0和NVIC，将定时器实现的LED灯闪烁的程序放在中断程序中实现LED灯的蓝灯1s闪烁。

• Hello Interrupt框图

3. 例程设计思路

• 初始化中断需要在 NVIC中 写入 3 句代码来实现：
• 清除先前未完成的中断（假如有中断未完成）
• -在清除挂起寄存器(ICPR)中的对应位写1
• 启用所需中断
• -在中断使能寄存器(ISER)中的对应位写1
• 设置中断优先级
• -在对应的中断优先级寄存器(IP)中写入一个在0~15之间的优先级

• 程序设计思路：
• 初始化端口 D module
• 使能端口 D 时钟
• 配置 PTD0 为输出模式（蓝灯）
• 初始化系统时钟（SOSC）为8MHz
  • 初始化 SOSC 分频器
  • 配置范围，高增益，参考系数
  • 确保 SOSC 控制状态寄存器是可写的
  • 使能 SOSC 控制状态寄存器中的 SOSC
  • 等待 SOSC 生效

• 初始化系统锁相环（SPLL）为160MHz
  • 确保 SPLL 禁止配置
  • 初始化 SPLL 分频器
  • 初始化 PLL 分频和倍频系数

• Fpll = Fosc / PLL Ref Clk Divider x Sys PLL Multiplier / 2 = 8 MHz / 1 x 20 / 2= 160 MHz
  • 确保 SPLL 控制状态寄存器可写
  • 使能 SPLL 控制状态寄存器中的 SPLL
  • 等待 SPLL 生效

• 初始化 LPIT 0 通道
  • 使能时钟源为 SPLL_DIV2_CLK
  • 使能 LPITO 寄存器时钟
  • 使能 LPIT0 模块
  • 初始化 0 通道：
  • 使能该通道中断
    • 超时时间=1s
    • 设置计数器模式并使能 0 通道

• 改变 SPLL 工作模式为 Normal RUN Mode
  • 初始化 CORE、BUS、FLASH 的分频系数
  • 切换系统时钟为 SPLL（160MHz）

• 禁止看门狗
• 主函数：永远等待
• LPIT_0 0 通道中断处理程序：
  • 清除通道溢出位
    • 装载计数器
    • 翻转 PTD0 GPIO 输出

三、 例程代码解释以及寄存器介绍
1. void NVIC_init_IRQs (void)

• S32_NVIC->ICPR[1] = 1 << (48 % 32); /* IRQ48-LPIT0 ch0: clr any pending IRQ*/

ICPR: Interrupt Clear-pending Registers 中断清除挂起寄存器

NVIC ICPR 寄存器映射地址

NVIC_ICPR0-NVIC_ICPR7 寄存器清除推迟状态的中断，并显示推迟中的中断。操作方法如下：

S32K144 向量表

查询 S32K144.h 可得 PORTD 的向量值为 64，对应 IRQ 为 48。查询 S32K144 NVIC 寄存器地址可以看到 256 个中断向量被分为 8 个寄存器，每个寄存器共 32 位。通过移位运算给 PORTD 对应的 ICPR 寄存器赋值 1，清除 PORTD 中断。

• S32_NVIC->ISER[1] = 1 << (48 % 32); /* IRQ48-LPIT0 ch0: enable IRQ */

ISER：Interrupt Set-enable Registers 中断使能寄存器

NVIC ISER 寄存器映射地址

NVIC_ISER0-NVIC_ISER7 寄存器使能中断，并显示已经使能的中断。

通过移位运算给 PORTD 对应的的 ISER 寄存器赋值 1，使能 PORTD 中断。

• S32_NVIC->IP[48] = 0x0A; /* IRQ48-LPIT0 ch0: priority 10 of 0-15*/

IP：Interrupt Priority Registers 中断优先级寄存器

NVIC IPR寄存器映射地址

NVIC_IPR0-NVIC_IPR59 寄存器为每一个中断提供8 bit的优先级域，每个寄存器（32bit）包含4个优先级域。这些寄存器都是可以设置的。

NVIC IPR 寄存器分配

NVIC IPR 寄存器与优先级域对照

通过位运算直接给 PORTD 对应的IPR寄存器赋值优先级，优先级为 8 bit 数值。

2. void LPIT0_Ch0_IRQHandler (void) {}
中断函数，在需要中断的模块名后添加IRQHandler。

3. 主程序
等待中断状态。

四、 参考文献
[1] Cortex™-M4 Devices Generic User Guide.pdf，ARM
[2] S32K1xx Series Cookbook.pdf，NXP
[3] S32K144 Reference Manual.pdf，NXP

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