从零入手Kinetis系统开发之中断使用方法

只看该作者 · 2015-3-22 23:21

对于掌握一款单片机（Coretex-M系列定位就是高端单片机，呵呵，和Cortex-A系列的应用处理器定位是两个档次）来说，其中断机制是必须要掌握的，所以作为一个单片机开发者，编写相应的中断服务程序是最基本的要求之一了。前面提到过，本来在第八篇系列就该写写中断的使用方法了（其实这都算晚了，呵呵），不过那会儿玩TSI玩的正在热头上就趁热打铁的写了TSI模块，以致于拖到现在才开始写中断，哈哈，所以不多说废话了，直接进入正题。
Kinetis的中断机制其实也即是Cortex-M4核的机制，ARM从Cortex-M3核系列（ARMv7-M架构）开始就引入了嵌套向量中断控制器（NVIC）来管理其中断功能，其主要的特点包括：
（1）可嵌套中断支持，这点不用细说了，几乎大多数内核都支持中断嵌套，不过可能嵌套的级数有些不同；
（2）向量中断支持，Cortex-M系列通过查询中断向量表找到相应的ISR（中断服务程序）入口，并跳转执行；
（3）动态优先级调整，即支持软件运行时改变中断优先级，其实飞思卡尔的HCS12也支持这个，嘿嘿；
（4）中断延迟大大缩短，引入了一些新特性，例如咬尾中断，晚到中断；
（5）中断可屏蔽，支持条件性屏蔽即只屏蔽优先级低于某个阈值的中断，当然也可以屏蔽全部中断了；

只看该作者 · 2015-3-22 23:22

Cortex-M核的NVIC最多支持200多个中断（包括系统异常16个和外部中断240个），只不过各大半导体厂商根据自家芯片的资源做了定制。其中前16个中断为系统中断（即核自己的，咱管不着，不过一些场合用的到），咱们主要关心的是IRQ中断（即外部中断，含外设资源），本系列既然主打Kinetis，就以其为例，重点介绍其特点和使用流程，刚刚是补补常识，下面才进入到本篇主角，哈哈：
1.首先介绍飞思卡尔Kinetis系列中断特点：
（1）低中断延迟，从中断发生到进入中断服务程序最多12时钟周期；
（2）最多120个中断，包含16个核中断和剩余的外部IRQ中断；
（3）最多16个可编程优先级；
（4）动态改变优先级；
（5）可重定位向量表，通过写SCB_VTOR寄存器。

只看该作者 · 2015-3-22 23:22

2.按部就班，老套路了，介绍完特点之后，下面细说说要写完整的中断服务程序的流程步骤，擦亮眼睛啦，呵呵，先上个图：

（1）使能外设的中断功能，也就是说打开外设的中断使能位（如果外设支持中断的话），使之与NVIC的中断输入连接；
（2）清除已经挂号发生的中断（避免刚打开即进入，可能造成一些不必要的影响），写NVICICPRx寄存器；
（3）使能相应IRQ中断号在NVIC的中断功能，写NVICISERx寄存器；
（4）配置中断优先级（可选，不设置的话默认，即按照在中断向量表的排序来决定），写NVICIPx；
（5）写相应的中断服务程序（ISR）；
（6）使能全局中断EnableInterrupts，其实在启动代码部分已经开启，不过为了稳妥还是再使能一次。
哦了，按照上面6步即可完成相应资源中断功能的实现，so easy吧，呵呵，下面就根据实例来看下具体在程序里是如何实现的吧：

只看该作者 · 2015-3-22 23:22

3.该步通过拿出来我以前分享的IAR框架代码来分析下，具体如何实现中断服务机制的，以上篇系列的TSI中断为例，贴代码：
（1）使能相应外设的中断：
ENABLE_EOR_INT; /* 使能TSI越界中断 */
（2）根据TSI的IRQ中断号，清除已经发生的TSI中断事件，并且使能TSI中断功能，首先在K60的datasheet或者直接到其头文件开始处即可找到中断向量表，查到TSI的IRQ中断号（但是要注意IRQ号=中断向量表号-16（即前16个核中断，它们不是IRQ中断））：

注意图中所示为中断向量表号，IRQ中断号为99-16=83。
然后利用ARM核自带的API函数使能TSI的IRQ中断，如下
enable_irq(83);  /* 使能TSI的IRQ中断 */
该函数的具体内容如下，注意每个NVICCPRx和NVICISERx都是32字节对齐的，即管理32个IRQ中断，所以要根据TSI实际的中断号算出其具体在哪一个寄存器里设置。
void enable_irq (int irq)
{
int div;
div = irq/32;

switch (div)
{
   case 0x0:
            NVICICPR0 |= 1 << (irq%32);
            NVICISER0 |= 1 << (irq%32);
            break;
   case 0x1:
            NVICICPR1 |= 1 << (irq%32);
            NVICISER1 |= 1 << (irq%32);
            break;
   case 0x2:
            NVICICPR2 |= 1 << (irq%32);
            NVICISER2 |= 1 << (irq%32);
            break;
}
}

只看该作者 · 2015-3-22 23:23

（3）配置优先级，这一步如果没特殊需要的话可以默认，不设置即可，如果设置的话也可以通过API函数执行，如下
set_irq_priority (83,5); /* 设置TSI中断优先级为5，注意越小优先级越大 */
（4）编写相应的中断服务函数
/********************************************************************************
**Routine: TSI_isr
**Description: TSI模块，out of Range 中断服务程序，中断服务号为99，IRQ为83
**Notes:
********************************************************************************/
void TSI_isr(void)；
然后在写完该中断服务函数之后，我们需要把该中断函数地址映射到中断向量表里面，所以找到isr.h文件打开，设置如下；
#undef VECTOR_099 /* 取消原来默认的宏定义 */
#define VECTOR_099 TSI_isr /* 重定义中断服务函数名为VECTOR_99*/
（5）使能全局中断
EnableInterrupts; /* 其宏定义为CPSIE i，即设置特殊功能寄存器 */
完整的中断编写流程如上，喝口水。其中可能有些寄存器和有关NVIC概念和结构之类的建议看看官方文档或者直接到ARM官网下载Cortex-M核的介绍瞅一瞅，相信会让你受益匪浅。