本文詳細(xì)介紹Cortex-M3中斷優(yōu)先級(jí)相關(guān)知識(shí)。

1、什么是異常和中斷

凡是打斷程序順序執(zhí)行的事件都稱為異常(exception)，比如HardFault，外部中斷等。所以中斷也可以說是異常的一種。其實(shí)這也很好理解，因?yàn)槌绦驁?zhí)行不外乎正常和異常而已，所以打擾程序正常運(yùn)行流程的事件都可以叫異常。

2、Cortex-M3異常類型

包括系統(tǒng)異常(異常編號(hào)1-15)和外部中斷(異常編號(hào)16往上)，系統(tǒng)異常在Cortex-M3內(nèi)核中，由ARM設(shè)計(jì)，芯片廠商都會(huì)實(shí)現(xiàn)，外部中斷最多可以有240個(gè)，由芯片生產(chǎn)廠家決定數(shù)量種類，比如UART，DMA等中斷。Reset(-3)、NMI(-2)、HardFault(-1)這三個(gè)異常優(yōu)先級(jí)都是負(fù)數(shù)且固定不變，優(yōu)先級(jí)高于其他異常，除了這三個(gè)異常之外其他異常優(yōu)先級(jí)都是可以編程的。

3、什么是中斷搶占

在執(zhí)行低中斷優(yōu)先級(jí)中斷函數(shù)時(shí)，高優(yōu)先級(jí)中斷到來，低優(yōu)先級(jí)中斷被打斷，執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)中斷，高優(yōu)先級(jí)中斷執(zhí)行完后回到低優(yōu)先級(jí)中斷繼續(xù)執(zhí)行。高優(yōu)先級(jí)中斷搶占了低優(yōu)先級(jí)中斷。如下圖所示：

4、什么是搶占優(yōu)先級(jí)和子優(yōu)先級(jí)

每個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)都包含兩個(gè)部分，一部分稱作搶占優(yōu)先級(jí)，另一部分稱作子優(yōu)先級(jí)。以下來詳細(xì)說明以下兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的含義。

1)搶占優(yōu)先級(jí)不同

具有高搶占優(yōu)先級(jí)的中斷能夠搶占低搶占優(yōu)先級(jí)的中斷，也就是上面提到的中斷嵌套。

2)搶占優(yōu)先級(jí)相同，子優(yōu)先級(jí)不同

當(dāng)兩個(gè)中斷的搶占優(yōu)先級(jí)設(shè)置為相同級(jí)別時(shí)，這兩個(gè)中斷不會(huì)出現(xiàn)中斷嵌套。如果其中一個(gè)中斷正在執(zhí)行時(shí)，另外一個(gè)中斷到來，后來的中斷將會(huì)等到前一個(gè)中斷執(zhí)行完才能執(zhí)行。如果這兩個(gè)中斷都處在等待響應(yīng)狀態(tài)，執(zhí)行條件到來時(shí)，首先響應(yīng)子優(yōu)先級(jí)高的中斷。

3)搶占優(yōu)先級(jí)相同，子優(yōu)先級(jí)也相同

這種情況也不會(huì)出現(xiàn)中斷嵌套，內(nèi)核將會(huì)按照向量表中的排位選擇，優(yōu)先執(zhí)行靠前的異常。比如Pend SV和Systick兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)都設(shè)置為相同，如果兩個(gè)中斷同時(shí)到來，優(yōu)先執(zhí)行PendSV，因?yàn)樗呐判蚩壳埃娚厦嫦蛄勘怼?/p>

5、什么是優(yōu)先級(jí)分組

在Cortex-M3內(nèi)核中最多使用8Bit來表示中斷優(yōu)先級(jí)，在這8Bit中一部分用來表示搶占優(yōu)先級(jí)，一部分用來表示子優(yōu)先級(jí)，這兩種優(yōu)先級(jí)到底各占用幾位，是由內(nèi)核寄存器AIRCR(應(yīng)用程序中斷及復(fù)位控制寄存器)決定的，這個(gè)寄存的Bit8-Bit10代表了優(yōu)先級(jí)分組，共3位，設(shè)置這三3位，可以改變優(yōu)先級(jí)分組，如下幾種組合：

000 高7位搶占優(yōu)先級(jí)，低1位子優(yōu)先級(jí)

001 高6位搶占優(yōu)先級(jí)，低2位子優(yōu)先級(jí)

010 高5位搶占優(yōu)先級(jí)，低3位子優(yōu)先級(jí)

011 高4位搶占優(yōu)先級(jí)，低4位子優(yōu)先級(jí)

100 高3位搶占優(yōu)先級(jí)，低5位子優(yōu)先級(jí)

101 高2位搶占優(yōu)先級(jí)，低6位子優(yōu)先級(jí)

110 高1位搶占優(yōu)先級(jí)，低7位子優(yōu)先級(jí)

111 高0位搶占優(yōu)先級(jí)，低8位子優(yōu)先級(jí)

另，Cortex-M3內(nèi)核要求最多使用8Bit來表示中斷優(yōu)先級(jí)，但是很多芯片廠商為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)都會(huì)進(jìn)行裁剪，比如STM32只用4位表示優(yōu)先級(jí)。