31、Cortex - M处理器异常与中断处理详解

Cortex - M处理器异常与中断处理详解

1. 外设中断操作基础概念

在使用中断进行外设控制操作的基本场景中，软件必须包含以下内容：
- 初始化外设并设置处理器系统中中断控制器的代码序列。
- 当外设事件发生时执行的一段代码，称为中断服务例程（ISR），也被称为中断或异常处理程序。
- 向量表中的正确条目，其中包含ISR的起始地址。

这些都是编译后程序映像的一部分。在将外设投入运行之前，需要设置中断控制器以处理中断事件。对于Cortex - M处理器，软件可以为中断请求（IRQ）定义优先级，以便在多个IRQ同时到达时，仲裁硬件可以优先服务高优先级的外设。当然，外设也需要进行设置。

当外设或硬件需要服务时，通常会发生以下序列：
1. 外设向处理器发出IRQ信号。
2. 处理器暂停当前执行的任务。
3. 处理器执行ISR以服务外设，并且ISR可以根据需要清除IRQ信号。
4. 处理器恢复之前暂停的任务。

为了恢复被中断的程序，异常序列需要一种存储被中断程序状态的方法，以便在异常处理程序完成任务后恢复该状态。一般来说，这可以通过硬件机制或硬件和软件操作的组合来实现。在Cortex - M处理器中，当接受异常时，一些寄存器会自动保存到堆栈中，并在异常返回序列中自动恢复。这种机制允许将异常处理程序编写为普通的C函数，而无需添加额外的软件步骤来保存和恢复寄存器。

所有Cortex - M处理器都提供了一个嵌套向量中断控制器（NVIC）来处理中断和异常。Armv8 - M处理器中的NVIC与早期版本的Cortex - M处理器中的NVIC类似，虽然有一些功能增强，但程序员模型是一致