【.Net Micro Framework PortingKit - 07】NVIC中断处理

2022-05-14 03:27:06

Cortex-M3的中断架构和以往的ARM7、ARM9、ARM11有了很大的区别，IRQ、FIQ的概念的已经消失，随之而来的是NVIC中断管理（支持最多256个中断优先级，128级抢断）及中断向量表。这个中断向量表似有相识之感，在当时大学时期学习DOS平台下的C语言开发的时候，在设置BIOS时钟中断的时候，就曾把中断函数的指针地址设置到时钟中断的入口地址区，以期中断发生的时候，执行指定的函数。当然不仅是时钟中断，其它的中断的处理方式也类似。在DOS那个时代，估计最高深一点的编程就是程序驻留和钩子函数（姑且把修改中断地址以截获信息的这一类函数为钩子函数吧），以此看来，Cortex-M3的中断架构倒是借鉴了BIOS的中断处理机制。

ARM公司大力推出Cortex-M3系列CPU核，一改往日的命名方式，并且内存映射、中断架构等以往因不同芯片厂商而多变的架构，变得统一起来。看来ARM其志不小，想要在嵌入式领域开发技术层面一统江湖。这种统一意义巨大，大大降低了嵌入式软件移植的难度，不知道今后这种改变，能否在嵌入式领域中催生出类似昔日PC领域的王者组合：操作系统（Microsoft）+CPU（Intel）。

.Net Micro Framework的整个底层架构是建立在ARM7和ARM9基础之上的，而Cortex-M3的出现，大大的冲击了这一架构，这也是在MF3.0源码中就已经出现了CortexM3的目录，而到现在官方无一款可支持的Cortex-M3开发板的原因。因为要改动的代码太多，要保持ARM7、ARM9和Cortex-M3的代码统一太难。

所以在这里我单立了一个目录，大力进行修改而不遗余力（所谓不破不立），我觉得，这也是我们在一个划时代事物出现的面前，所应持有的态度和立场。

在第4回<修改启动代码&重写向量表>中我们所写的中断向量表，我们要进行一番调整，以期支持动态加入中断函数的功能。

新的中断函数表，我们仅需预先填写前三项：（1）堆栈TOP地址，（2）复位地址，（3）不可屏蔽中断函数地址（NMIException）。VectorsTrampolines.s修改后的代码如下（和以前的代码相比，是不是简化了很多）：

EXPORT ARM_Vectors

IMPORT StackTop

IMPORT EntryPoint

IMPORT NMIException

;********************************************************

AREA |.text|, CODE, READONLY

;向量表

ARM_Vectors

DCD StackTop ; Top of Stack 栈顶

DCD EntryPoint ; 复位

DCD NMIException

;... ; 向量表定位在 RAM中，由程序动态生成

SPACE 384 ; 预留空间 (76 - 3) * 4 = 292

;*********************************************************

END

其中SPACE 384的代码也可以不要，不过要确保Scatterfile_tools_mdk.xml文件中，如下项没有<FileMapping Name="*" Options="(SectionForFlashOperations)" />

</ExecRegion>

此外还有一个改进就是删除我们原先在/DeviceCode/Targets/Native/CortexM3/DeviceCode目录下的建立的VectorsHandler_Temp库文件，这个库我们已经不需要了，我们随时根据需要，动态的在中断向量表中写入我们所需的中断函数地址。

好了，在/DeviceCode/Targets/Native/CortexM3/DeviceCode目录中建立NVIC目录（相当于以前体系的INTC），在写具体代码之前，我们现在写下如下代码（大概），这是对NVIC相关寄存器的描述。

struct CortexM3_NVIC

{

static const UINT32 c_Base = 0xE000E100;

//中断使能置位复位

/****/ volatile UINT32 SETENA[2];

UINT32 RESERVED0[30];

/****/ volatile UINT32 CLRENA[2];

UINT32 RSERVED1[30];

//中断悬起置位复位

/****/ volatile UINT32 SETPEN[2];

UINT32 RESERVED2[30];

/****/ volatile UINT32 CLRPEN[2];

UINT32 RESERVED3[30];

//中断活动状态

/****/ volatile UINT32 ACTIVE[2];

UINT32 RESERVED4[62];

//中断优先级

/****/ volatile UINT8 PRI[60];

static const UINT32 c_IRQ_MAX_INDEX = 16+60;

//IRQ Index Table

static const UINT32 c_IRQ_Index_NMI = 0x2;

static const UINT32 c_IRQ_Index_HardFault = 0x3;

static const UINT32 c_IRQ_Index_MemManage = 0x4;

static const UINT32 c_IRQ_Index_BusFault = 0x5;

static const UINT32 c_IRQ_Index_UsageFault = 0x6;

//7,8,9,A NULL

static const UINT32 c_IRQ_Index_SVC = 0xB;

static const UINT32 c_IRQ_Index_DebugMonitor = 0xC;

//D NULL

static const UINT32 c_IRQ_Index_PendSVC = 0xE;

static const UINT32 c_IRQ_Index_SysTick = 0xF;

//--

static const UINT32 c_IRQ_Index_WWDG = 0x10;

static const UINT32 c_IRQ_Index_PVD = 0x11;

static const UINT32 c_IRQ_Index_TAMPER = 0x12;

//略

static const UINT32 c_IRQ_Index_DMA2_Channel3 = 0x4A;

static const UINT32 c_IRQ_Index_DMA2_Channel4_5 = 0x4B;

//IRQ Priority index Table

static const UINT32 c_IRQ_Priority_NULL = 0xFF;

static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve0 = 0x00;

static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve1 = 0x10;

static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve2 = 0x20;

//略

static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve14 = 0xE0;

static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve15 = 0xF0;

};

在NVIC目录下建立三个文件：NVIC.cpp、NVIC.h、doNetMF.proj

NVIC.cpp的核心内容如下：

void CortexM3_NVIC_Driver::Initialize()

{

//外部中断

CortexM3_NVIC &NVIC = CortexM3::NVIC();

NVIC.CLRENA[0]=0xFFFFFFFF; //清外部中断

NVIC.CLRENA[1]=0xFFFFFFFF;

NVIC.CLRPEN[0]=0xFFFFFFFF;

NVIC.CLRPEN[1]=0xFFFFFFFF;

//系统中断

CortexM3_SCB &SCB = CortexM3::SCB();

SCB.ICSR = 0x0A000000;

SCB.VTOR = (UINT32)&IMAGE_RAM_RO_BASE; // 重定向中断向量表

SCB.AIRCR = CortexM3_SCB::AIRCR_VECTKEY_MASK | CortexM3_SCB::NVIC_PriorityGroup_1;

SCB.SCR = 0x00000000;

SCB.CCR = 0x00000000;

SCB.SHCSR = 0x00000000; //系统中断使能位

SCB.CFSR = 0xFFFFFFFF;

SCB.HFSR = 0xFFFFFFFF;

SCB.DFSR = 0xFFFFFFFF;

//优先级设定

IRQ_VECTORING *IsrVector = s_IsrTable;

for(int i = 0; i < CortexM3_NVIC::c_IRQ_MAX_INDEX; i++)

{

//略

}

//激活中断

BOOL CortexM3_NVIC_Driver::ActivateInterrupt(UINT32 Irq_Index,UINT32 ISR)

{

InterruptEnable(Irq_Index);

UINT32 *p= (UINT32*)&IMAGE_RAM_RO_BASE + Irq_Index;

*p=ISR;

return TRUE;

}

//关闭中断

BOOL CortexM3_NVIC_Driver::DeactivateInterrupt(UINT32 Irq_Index)

{

InterruptDisable(Irq_Index);

return TRUE;

}

BOOL CortexM3_NVIC_Driver::InterruptEnable(UINT32 Irq_Index)

{

if(Irq_Index<16)

{

CortexM3_SCB &SCB = CortexM3::SCB();

if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_MemManage) //4

SCB.SHCSR |= 0x1<<16;

if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_BusFault) //5

SCB.SHCSR |= 0x1<<17;

if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_UsageFault) //6

SCB.SHCSR |= 0x1<<18;

if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_SysTick) //15

{

CortexM3_SysTick &SysTick= CortexM3::SysTick();

SysTick.CTRL |= CortexM3_SysTick::CTRL_TICKINT | CortexM3_SysTick::CTRL_ENABLE;

}

else

{

CortexM3_NVIC &NVIC = CortexM3::NVIC();

int irq=Irq_Index-16;

NVIC.SETENA[irq/32] = 0x1 << (irq % 32);

}

return TRUE;

}

BOOL CortexM3_NVIC_Driver::InterruptDisable(UINT32 Irq_Index)

{

//略

return TRUE;

}

在其中，我们为了适应新架构的需要，增加了一个中断函数连接接口，声明如下：

BOOL CPU_INTC_ActivateInterruptEx(UINT32 Irq_Index, UINT32 ISR)

{

return CortexM3_NVIC_Driver::ActivateInterrupt(Irq_Index, ISR);

}

原先的（如下），已经废弃不用（暂保留）。

BOOL CPU_INTC_ActivateInterrupt(UINT32 Irq_Index, HAL_CALLBACK_FPN ISR, void *ISR_Param)

{

return FALSE;

}

以上代码中最重要的莫过于“激活中断”函数中的如下代码

UINT32 *p= (UINT32*)&IMAGE_RAM_RO_BASE + Irq_Index;

*p=ISR;

简单的两行代码，便实现了中断函数的动态注册（在GPIO和串口驱动中我们将详细讲这一点）。

此外，最后要记得在NativeSample.proj添加如下内容：

</ItemGroup>

前一两个礼拜没有写相关文章，是因为代码修改量很大，一直在调试相关功能。目前GPIO、串口等功能均已经调试通过，所以后续的几天，我便一一介绍它们的实现过程。

码农公寓

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