CH32L103免表中断和SysTick应用

9万 · 2024-6-28 17:21

本帖最后由 L-MCU 于 2024-6-28 17:21 编辑

1、VTF与SysTick介绍

CH32L103内置可编程快速中断控制器（PFIC–Programmable Fast Interrupt Controller），特有免表VTF（Vector Table Free）中断响应机制，4路可编程直达中断向量地址。关于免表中断，可不经过中断向量表的查表过程，直达中断函数入口。关于免表中断的具体介绍，可看QingKeV4微处理器手册。

CH32L103内核自带了一个64位加减计数器（SysTick），支持HCLK或者HCLK/8作为时基，具有较高优先级，校准后可用于时间基准。

2、VTF与SysTick应用

开启免表中断（VTF）后，可以缩短中断延迟时间。关于中断延迟（响应）时间，即从中断触发条件产生到中断函数执行的时间。通过SysTick中断可以验证开启VTF后会缩短中断延迟时间。

CH32L103的SysTick进入中断的条件为：当计数寄存器的值与比较寄存器的值相同时，触发中断。测试程序配置SysTick计数模式为向上计数，选择HCLK作为时基，当计数器值与比较寄存器值相同时，会触发中断，此时SysTick计数器会重新从0开始计数，在中断第一时间读取计数器的值。通过对开启VTF和不开启VTF计数器值的比较，当开启VTF后计数器值变小，说明中断延迟时间被缩短。

具体测试程序如下：

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/********************************** (C) COPYRIGHT *******************************

 * File Name          : main.c

 * Author             : WCH

 * Version            : V1.0.0

 * Date               : 2023/07/08

 * Description        : Main program body.

 *********************************************************************************

 * Copyright (c) 2021 Nanjing Qinheng Microelectronics Co., Ltd.

 * Attention: This software (modified or not) and binary are used for 

 * microcontroller manufactured by Nanjing Qinheng Microelectronics.

 *******************************************************************************/



/*

 *@Note

 *VTF IRQ interrupt routine:

 *This example is used to demonstrate VTF IRQ

 */

#include "debug.h"



/* Global define */





/* Global Variable */

uint32_t time=0;



void SysTick_Handler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));



/*********************************************************************

 * @fn      Systick_Init

 *

 * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]   Initializes Systick.

 *

 * [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url]  none

 */

void SYSTICK_Init_Config(u64 ticks)

{

    SysTick->SR = 0;

    SysTick->CNT = 0;

    SysTick->CMP = ticks;

    SysTick->CTLR =0x0F;



    NVIC_SetPriority(SysTicK_IRQn, 0);

    NVIC_EnableIRQ(SysTicK_IRQn);

    SetVTFIRQ((u32)SysTick_Handler,SysTicK_IRQn,0,ENABLE);

}



/*********************************************************************

 * @fn      main

 *

 * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]   Main program.

 *

 * [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url]  none

 */

int main(void)

{

    SystemCoreClockUpdate();

    USART_Printf_Init(115200);

    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

    printf( "ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID() );

    printf("Interrupt VTF Test\r\n");



    SYSTICK_Init_Config(SystemCoreClock-1);



    while(1)

    {

    }

}



/*********************************************************************

 * @fn      SysTick_Handler

 *

 * @brief   This function handles SysTick exception.

 *

 * @return  none

 */

void SysTick_Handler(void)

{

    printf("CNT:%d\r\n",(u32)SysTick->CNT);

    SysTick->CTLR=0;

    SysTick->SR=0;

}

关于SysTick的配置，程序中：

（1）首先对系统计数状态寄存器（STK_SR）以及系统计数寄存器（STK_CNT）置0，清除对应标志位，以及将计数器值置0，从0开始向上计数。

（2）其次对系统计数比较寄存器寄存器（STK_CMP）进行赋值，此处赋值为SystemCoreClock-1，SystemCoreClock的大小为96M，则需要计数96M次，即96000000次。

（3）最后对系统计数控制寄存器（STK_CTLR）进行配置并进行中断使能以及开启免表中断。系统计数控制寄存器（STK_CTLR）赋值为0x0F，即配置启动系统计数器STK，使能计数器中断，选择HCLK做时基，向上计数到比较值后重新从0开始计数。

关于SysTick时基，可选择HCLK或HCLK/8作为时基。以测试例程为例，选择HCLK作为时基，HCLK大小一般为系统主频大小，具体看配置，此处为系统主频大小96MHz，则SysTick计数一次的时间为1/96MHz。比较寄存器值设置为96M-1，从0开始计数，则计数96M次。因此进一次SysTick中断的时间为1s进一次中断。

关于系统计数控制寄存器（STK_CTLR），具体如下：

根据例程：

当不开启免表中断时，进入中断后，打印计数器的值为22，如下图

当开启免表中断时，进入中断后，打印计数器的值为20，如下图

由结果可知，开启免表中断后，中断延迟时间还是缩短一些的。

3、软件中断

通过配置系统计数控制寄存器（STK_CTLR）的位31置1，可以配置触发软件中断，如下图

关于软件中断的触发以及对应标志位的清除函数如下：

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/*********************************************************************

 * @fn      main

 *

 * @brief   Main program.

 *

 * @return  none

 */

int main(void)

{

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

    SystemCoreClockUpdate();

    Delay_Init();

    USART_Printf_Init(115200);

    printf("SystemClk:%d\r\n", SystemCoreClock);

    printf( "ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID() );

    printf("This is printf example\r\n");



    NVIC_EnableIRQ(Software_IRQn);



    while(1)

    {

        SysTick->CTLR |= (1<<31);

        Delay_Ms(1000);

    }

}



void SW_Handler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));

void SW_Handler(void)

{

    SysTick->CTLR &= ~(1<<31);

    printf("Enter INT\r\n");



}