ARM Cortex—M0+KL25中斷機(jī)制研究

韓嘯

摘要：該文介紹了KL25中斷的基本概念、中斷向量表文件，分析說明了KL25中斷服務(wù)程序及ARM Coretex-M0+非內(nèi)核中斷編程結(jié)構(gòu)， 最后給出UART接收中斷程序?qū)嵗?/p>

關(guān)鍵詞：KL25；中斷；中斷向量表；UART

中圖分類號(hào)： TP338 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）21-5134-02

所謂中斷，是指MCU在正常運(yùn)行程序時(shí)，由于MCU內(nèi)核異?；蛘進(jìn)CU各模塊發(fā)出請(qǐng)求事件，引起MCU停止正在運(yùn)行的程序，而轉(zhuǎn)去處理異?；驁?zhí)行處理外部事件的程序（又稱中斷服務(wù)程序）。

這些引起MCU中斷的事件稱為中斷源。KL25的中斷源分為兩類：內(nèi)核中斷和非內(nèi)核中斷。內(nèi)核中斷主要是異常中斷，即當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，這些中斷會(huì)復(fù)位芯片或是做出其他處理。非內(nèi)核中斷是指MCU各個(gè)模塊為中斷源引起的中斷， MCU執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，又回到剛才正在執(zhí)行的程序，從停止的位置繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的指令。非內(nèi)核中斷又稱可屏蔽中斷，可通過編程控制，開啟或關(guān)閉該中斷。

1 KL25中斷向量表文件

中斷向量序號(hào)是每一個(gè)中斷源的固定編號(hào)，由芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)決定的，編程時(shí)不能更改，它代表了中斷服務(wù)程序入口地址在中斷向量表的位置[1]。

中斷向量表是指按照中斷源的中斷向量序號(hào)的固定順序，存放中斷服務(wù)程序入口地址的一段存儲(chǔ)區(qū)域。每個(gè)中斷服務(wù)程序入口地址占用4個(gè)字節(jié)單元，KL25中斷向量表的位置在存儲(chǔ)區(qū)0x0000_0000～0x0000_00c0的一段地址范圍，共48*4=192個(gè)字節(jié)，存放48個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址。中斷服務(wù)程序的入口地址又稱為中斷向量或中斷向量指針，它指向中斷服務(wù)程序在存儲(chǔ)器中的位置。

在中斷向量表頭文件vectors.h中，主要包含以下內(nèi)容：定義了中斷向量表的類型*vector_entry，用于vectors.c中定義中斷向量表數(shù)組。申明要用到的中斷服務(wù)函數(shù)，其中extern，指明是外部函數(shù)。將中斷服務(wù)函數(shù)名進(jìn)行宏定義，宏名與中斷向量序號(hào)對(duì)應(yīng)[2]?？砂堰@項(xiàng)任務(wù)在“isr.h”中斷服務(wù)程序頭文件中實(shí)現(xiàn)。在中斷向量表源文件vectors.c中，將vectors.h定義的中斷向量放在rom_vector[]數(shù)組中。另外定義了_int_kernel_isr（void）空函數(shù)。到此，中斷向量表文件編寫完成，中斷向量表也就實(shí)現(xiàn)了。

2 KL25的中斷服務(wù)程序及其“注冊(cè)”

為了規(guī)范編程將各個(gè)中斷服務(wù)程序放在"isr.c"中斷底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件源文件。中斷服務(wù)程序的“注冊(cè)”就是將用戶編寫好中斷服務(wù)程序入口地址，添加到中斷向量表中。實(shí)際是在中斷向量表頭文件vectors.h中，將宏定義的中斷服務(wù)函數(shù)名替換成用戶編寫好中斷服務(wù)程序名。在設(shè)計(jì)工程框架時(shí)將中斷向量表文件封裝起來，避免用戶直接對(duì)中斷向量表文件進(jìn)行修改，而采用“宏回調(diào)”的方式為用戶提供編程接口。用戶只需在“isr.h”文件中取消對(duì)應(yīng)中斷向量表項(xiàng)“VECTOR_XXX”指向默認(rèn)中斷服務(wù)例程函數(shù)的映射，再重新指定該表項(xiàng)為用戶自定義的中斷服務(wù)例程函數(shù)即可。

3 ARM Coretex-M0+ 非內(nèi)核模塊中斷編程結(jié)構(gòu)

M0+中斷結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。由模塊中斷源、中斷控制器（NVIC）和M0+內(nèi)核組成。其中斷過程分為二步，①模塊中斷源向中斷控制器（NVIC）發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。②中斷控制器對(duì)發(fā)來的中斷信號(hào)進(jìn)行管理，判斷該中斷是否允許中斷，若允許，通過私有外設(shè)總線發(fā)送給M0+內(nèi)核，由內(nèi)核進(jìn)行中斷處理；如果同時(shí)有多個(gè)中斷信號(hào)到來，NVIC根據(jù)設(shè)定好的中斷信號(hào)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行判斷，優(yōu)先級(jí)高的中斷首先響應(yīng)，優(yōu)先級(jí)低的中斷掛起，壓入堆棧保存；如果優(yōu)先級(jí)完全相同的多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求，則先響應(yīng)IRQ中斷號(hào)較小的，其他的被掛起[3]。

4 UART接收中斷程序?qū)嵗?/p>

本實(shí)例實(shí)現(xiàn)以下功能：在主函數(shù)文件UART1模塊首先向PC機(jī)發(fā)送字符串“Hello World！”，主程序進(jìn)入主循環(huán)閃爍藍(lán)色指示燈，當(dāng)PC機(jī)向串口1發(fā)送數(shù)時(shí)產(chǎn)生中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序程序的功能是：成功接收數(shù)據(jù)后，馬上將該數(shù)據(jù)回發(fā)給PC機(jī)。中斷處理程序執(zhí)行完畢后，又回到主程序。KL25中斷編程的步驟：在中斷底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件源文件isr.c中，寫好中斷服務(wù)函數(shù) void isr_uart1_re（void）；在中斷底層驅(qū)動(dòng)構(gòu)件頭文件isr.h中，將中斷服務(wù)函數(shù)void isr_uart1_re（void）注冊(cè)到中斷向量表中。在UART.C構(gòu)件中寫好串口接收中斷使能，初始化函數(shù)uart_enable_re_int（uint_8 uartNo）。在主函數(shù)文件（main.c）中，調(diào)用uart_enable_re_int（uint_8 uartNo）函數(shù)，使能串口UART1模塊接收中斷的功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊明.Freescale HCS08單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011：162-168.

[2] 王宜懷.嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013：124-132.

[3] 王宜懷.基于32位ColdFire構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009：116-122.