学习笔记——Cortex-M0中断控制和系统控制

一. NVIC和系统控制块特性

1. 灵活的中断管理：使能/禁止中断，优先级配置
2. 硬件嵌套中断支持
3. 向量化的异常入口
4. 中断屏蔽
5. NVIC寄存器的起始地址：0xE000E100, 对其访问必须是每次32bit
6. SCB的起始地址： 0xE000E010，也是每次32bit访问。

二. 中断使能和清除使能

1. 中断寄存器是可编程的，用于控制中断请求(异常编号16以上)的使能(SETENA)和禁止(CLRENA), 如下所示：

2. 使能/禁止 中断的代码：
1). C代码：

*(volatile unsigned long) (0xE000E100) = 0x4 ; //使能#2中断
*(volatile unsigned long) (0xE000E180) = 0x4 ; //禁止#2中断

2). 汇编代码：

LDR R0, =0xE000E100  ;  //SETEAN寄存器的地址
MOVS R1, #04         ;  //设置#2中断
STR R1, [R0]         ;  //使能中断#2

3). CMSIS标准设备驱动函数:

void NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type_IRQn);  //使能中断#IRQn;
void NVIC_DisableIRQ(IRQn_Type_IRQn); //禁止中断#IRQn;

三. 中断挂起和清除挂起：

1. 可以通过操作中断挂起(SETPEND)和清除挂起(CLRPEND)，这两个寄存器来访问和修改中断挂起状态。

2.挂起/清除挂起的代码：
1). C代码:

*(volatile unsigned long)(0xE000E100) = 0x4 ; //使能中断#2
*(volatile unsigned long)(0xE000E200) = 0x4 ; // 挂起中断#2
*(volatile unsigned long)(0xE000E280) = 0x4 ; // 清除中断#2的挂起状态

2). 汇编代码:

LDR R0, =0xE000E100   ;  //设置使能中断寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中断#2
STR R1, [R0]          ;  //使能#2中断
LDR R0, =0xE000E200   ;  //设置挂起中断寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中断#2
STR R1, [R0]          ;  //挂起#2中断
LDR R0, =0xE000E280   ;  //设置清除中断挂起寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中断#2
STR R1, [R0]          ;  //清除#2的挂起状态

 3). CMSIS标准设备驱动函数:

void NVIC_SetPendingIRQ(IRQn_Type_IRQn)  ; //设置一个中断挂起
void NVIC_ClearPendingIRQ(IRQn_Type_IRQn); //清除中断挂起
void NVIC_GetPendingIRQ(IRQn_Type_IRQn)  ; //读取中断挂起状态

四. 中断优先级：(0xE000E400~0xE000E41C)

1. 每个外部中断都有一个对应的中断有先级寄存器，每个优先级都是只有一个字节且只有最高2Bit有效；
2. NVIC支持字传输，所以每次访问都会涉及4个中断优先级寄存器。

3. 设置中断优先级代码：(先读一个字，再修改对应字节，最后整个字写回)

1). C代码:

unsigned long temp;                           //定义一个临时变量
temp = *(volatile unsigned long)(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

2). 汇编代码:

LDR R0, =0xE000E100   ;  //设置使能中断寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中断#2
STR R1, [R0]          ;  //使能#2中断
LDR R0, =0xE000E200   ;  //设置挂起中断寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中断#2
STR R1, [R0]          ;  //挂起#2中断
LDR R0, =0xE000E280   ;  //设置清除中断挂起寄存器地址
MOVS R1, #0x4         ;  //中断#2
STR R1, [R0]          ;  //清除#2的挂起状态

 3). CMSIS标准设备驱动函数:

void NVIC_SetPriority(IRQn_Type_IRQn, uint32_t priority)  ; //设置中断优先级
uint32_t NVIC_GetPriority(IRQn_Type_IRQn);                  //读取中断优先级

这里的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:
void NVIC_SetPriority(2, 3) ; //设置#2中断的优先级为0xC0

五. 异常屏蔽寄存器（PRIMASK）

1.对时间敏感的应用，需要用PRIMASK来屏蔽掉除NMI和硬件错误异常以外的其他所有中断和异常。
2.PRIMASK只有1Bit有效，默认为0，为1时起屏蔽作用。
3.操作PRIMASK的代码：
1). 汇编代码：

MOVS R0, #1      ;
MSR  PRIMASK, R0 ; //使用MSR指令设置PRIMASK值

2). CPS指令：

CPSIE  i ;        //清除PRIMASK值
CPSID  i ;        //设置PRIMASK值

a1b6
[/code]

3). CMSIS标准设备驱动函数:

void _enable_irq(void)  ;  //清除PRIMASK值
void _disable_irq(void) ;  //设置PRIMASK值

六. 中断输入和挂起行为

1. Cortex-M0允许电平触发和脉冲触发两种方式；
2. 每个外部中断请求都会对应一个挂起状态寄存器，且只有1bit，当开始处理这个异常时，硬件会自动清除挂起状态；
3. 大多数外设都是使用电平触发，当执行中断服务程序并且清除外设中断信号之前，该信号一直为高：

4. 使用脉冲触发中断时，至少持续1个时钟周期：

七. 中断等待 （中断确认 –> 中断服务处理开始执行）

1. Cortex-M0中断默认等待的时间为16个时钟周期；
2. 中断等待的条件：
1). 改中断使能并且没有被PRIMASK屏蔽掉；
2). 存储器系统没有任何等待。

3. IRQLATENCY的8位信号可以控制中断等待：设置为0，则以最快速度响应中断。

八. 系统异常的控制寄存器（SHPR2，SHPR3）

1. Cortex-M0处理器只有SVC、PendSV和SysTick 3个与OS相关的系统异常才具有可编程的 优先级

2. 符合CMSIS的设备驱动，可使用如下方式访问：

SHPR2，SHPR3" title="">

3. 中断控制状态寄存器(ICSR, 0xE000ED04):
P139, 表9.6
4. 符合CMSIS的设备驱动，可使用 "SCB -> ICRS" 来访问。

九. 系统控制寄存器(0xE000E000~0xE000EFFF)

1. SCS包括NVIC、调试控制、SysTick定时器；
2. CPU ID基址寄存器(0xE000ED00)，只读，包含处理器ID信息，"SCB -> CPUID" 访问；
3. 应用中断和复位控制寄存器(AIRCR, 0xE000ED0C):
1). 用于应用程序请求系统复位，识别系统的大小端，以及清除所有的异常活动状态：

2). CMSIS 设备驱动，可以使用 "SCB -> AIRCR" 来访问；
3). CMSIS 设备驱动, 请求系统复位的函数：

Void NVIC_SystemReset(void);

十. 配置和控制寄存器(CCR, 0xE000ED14)

1. CCR 只读， 决定了栈的双字节对齐设置和非对称访问的处理；
2. CMSIS 设备驱动，可以使用 "SCB -> CCR" 来访问；