PRIMASK与 FAULTMASK，以及CPSID/CPSIE

最新推荐文章于 2025-02-04 11:18:22 发布
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分类专栏： Arm/RiseV
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lanmanck/article/details/17416585
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本文详细介绍了PRIMASK和FAULTMASK寄存器在异常处理过程中的功能，包括如何通过关中断和开中断操作来管理这些寄存器，以及它们在不同优先级和故障类型中的应用。同时解释了FAULTMASK与PRIMASK的区别，特别是后者如何将优先级设置为-1，从而屏蔽硬故障。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

PRIMASK用于除能在 NMI和硬 fault之外的所有异常，它有效地把当前优先级改为 0（可编程 优先级中的最高优先级）。该寄存器可以通过 MRS和MSR以下例方式访问：

1. 关中断

MOV R0,#1

MSR PRIMASK,R0

或者：

CPSID i;等价上面语句

2.开中断

MOV R0,#0

MSR PRIMASK,R0

或者：

CPSIE i;等价上面语句


与之类似，FAULTMASK的操作也有如下等价功能：

CPSIE f; / CPSID f;

MSR FAULTMASK,R0


FAULTMASK更绝，它把当前优先级改为-1。这么一来，连硬fault都被掩蔽了。使用方案与

PRIMASK的相似。但要注意的是，FAULTMASK会在异常退出时自动清零。
详解FreeRTOS：FreeRTOS中断配置（基础篇—6）
不脱发的程序猿
06-28 2885
FreeRTOS的中断配置是一个很重要的内容，需要根据所使用的 MCU 来具体配置。这需要了解 MCU 架构中有关中断的知识。
《嵌入式 - 嵌入式大杂烩》ARM Cortex-M寄存器详解
不问归期的博客
08-06 866
ARM Cortex-M提供了 16 个 32 位的通用寄存器(R0 - R15)，如下图所示。前15个(R0 - R14)可以用作通用的数据存储，R15 是程序计数器 PC，用来保存将要执行的指令。除了通用寄存器，还有一些特殊功能寄存器。特殊功能寄存器有预定义的功能，而且必须通过专用的指令来访问。
使用获取到的 PRIMASK 值进行中断控制
weixin_58038206的博客
02-04 418
在 ARM Cortex - M 系列处理器中，PRIMASK寄存器用于控制所有可屏蔽中断的使能或禁用。获取到PRIMASK寄存器的值后，可以根据该值进行中断控制，例如保存当前中断状态、禁用中断、恢复中断等操作。
STM32中用于中断屏蔽的特殊寄存器PRMASK,FAULTMASK,BASEPRI
qhdd123的博客
07-08 9782
PRIMASK 和FAULTMASK寄存器 在很多应用中需要暂时屏蔽所有的中断进行一些对时序要求较高的任务，不然容易发生bug,例如I2C通讯。此时可以使用PRIMASK寄存器。PRIMASK可以屏蔽除NMI和HardFalut外的所有异常和中断。修改PRIMASK寄存器的值的方法有两种 汇编使用CPS指令修改PRIMASK CPSIE I; //清除PRIMASK(使能中断) CPSID I; //设置PRIMASK(禁止中断) 或者 通过MRS和MSR指令访问 MOVS R0.
获取 ARM Cortex - M 系列处理器中 PRIMASK 寄存器的值
weixin_58038206的博客
02-04 767
【代码】获取 ARM Cortex - M 系列处理器中 PRIMASK 寄存器的值。
freeOS-----primask faultmask basepri中断屏蔽寄存器
weixin_42066633的博客
09-23 2004
primask暂时屏蔽中断寄存器 在许多应用中,需要暂时屏蔽所有的中断一执行一些对时序要求严格的任务,这个时候就 可以使用 PRIMASK 寄存器,PRIMASK 用于禁止除 复位、NMI(不可屏蔽中断) 和 HardFalut(硬故障寄存器) 外的所有异常和中断. faultmask寄存器 FAULTMASK比PRIMASK更狠，它可以连HardFault都屏蔽掉，使用方法和PRIMASK类似，FAULTMASK会在退出时自动清零。 basepri优先级屏蔽中断寄存...
3_Cortex-M3和M4 架构
weixin_36224284的博客
03-23 6923
文章目录Cortex-M3和M4 架构简介编程模型操作模式和状态寄存器特殊寄存器程序状态寄存器PRIMASK、FAULTMASK 和 BASEPRI 寄存器PRIMASKFAULTMASKBASEPRICONTROL寄存器浮点寄存器浮点状态和控制寄存器(FPSCR)经过存储器映射的浮点单元控制寄存器应用程序状态寄存器APSR整数状态标志Q状态标志GE位存储器系统存储器系统特性 Cortex-M3和M4 架构 简介 Cortex-M3和M4都基于ARMv7-M架构，在一般的应用中使用Cortex-M3和M4微
浅谈ARM Cortex-M系列架构——架构篇
weixin_55672545的博客
05-01 5742
Cortex-M3和Cortex-M4 处理器都基于ARMv7-M架构。最初的ARMv7-M架构是随着Cortex-M3处理器一同引入的,而在Cortex-M4发布时,架构中又额外增加了新的指令和特性,改进后的架构有时也被称为 ARMv7E-M。要了解ARMv7-M和ARMv7E-M 的特性可以参考架构说明文献:ARMv7-M架构参考手册。ARMv7-M架构参考手册非常庞大,超过了1000页其中括从指令集存储器系统到调试支持的处理器行为的架构需求细节。
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FreeRTOS中断管理。包括中断的基础知识、FreeRTOS中断配置项、代码实现以及实验结果分析。
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这条指令用于确保在执行到该指令时，处理器中的指令流水线中的指令按顺序执行。这条指令用于确保在执行到该指令时，所有对内存的数据访问操作都已经完成，并且对这些访问所做的修改对后续的访问可见。是 ARM 汇编语言中的一条指令，代表 “OR with immediate”，用于将一个寄存器的值与一个立即数进行按位或运算，并将结果存储回目标寄存器中。指令会保在执行到该指令时，之前的指令已经对后续指令的影响生效，并且后续的指令按顺序执行。是 ARM 汇编语言中的一个指令，用于加载寄存器中的数据。
计算机原理与应用第七章——中断系统与Cortex-M微处理器的异常
南瑾与春风的博客
06-21 3373
第七章——中断系统与Cortex-M微处理器的异常 文章目录第七章——中断系统与Cortex-M微处理器的异常一、异常和中断的基本概念（一）中断源（二）中断管理（三）中断优先级管理（四）中断向量表（五）中断过程 一、异常和中断的基本概念 中断： 中断是内核的外部发生某一事件，产生触发信号，引起处理器暂停当前执行的程序，转去执行处理相应事件的程序，执行完毕后返回。 中断是CPU和外部设备交换数据的主要方式之一，是用户要求计算机为自己服务的主要方式之一，针对不同的CPU，具体的做法是不一样的。 异常：
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1、什么是ARM Cortex-M处理器 1.1、Cortex-M3和Cortex-M4处理器 Cortex-M3（2005年发布）和Cortex-M4（2010年发布）处理器是ARM公司设计的处理器。 Cortex-M3和Cortex-M4处理器使用32位架构，寄存器组中断内部寄存器、数据以及总线接口都是32位。Cortex-M处理器使用的指令集架构（ISA）是Thumb ISA(是一种RISC(精简指令集))，其基于Thumb-2技术并同时支持16位和32位指令。 主要有以下特点： 三级流水线
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在使用一些RTOS系统时需要屏蔽全局中断，Cortex-M提供三个系统寄存器来对全局中断进行管理，本文进行了简要介绍。
__set_PRIMASK是什么
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<think>好的，我现在需要回答用户的问题：“__set_PRIMASK是什么”。首先，我要确认用户提到的这个术语的具体含义和上下文。看起来这是一个与嵌入式系统，特别是ARM Cortex-M系列微控制器相关的函数或指令。 首先，我应该回忆一下ARM Cortex-M处理器的相关知识点。PRIMASK是ARM Cortex-M中的一个特殊功能寄存器，属于程序状态寄存器的一部分。它的主要作用是控制中断的使能和禁用。PRIMASK是一个1位的寄存器，当设置为1时，会禁用所有可屏蔽的中断，只有NMI（不可屏蔽中断）和硬件故障异常可以触发。当设置为0时，中断恢复正常处理。 接下来，用户提到的__set_PRIMASK很可能是一个内联函数或者编译器内置函数，用于设置PRIMASK寄存器的值。不同的编译器可能会有不同的实现方式，比如在ARM Compiler（如Keil MDK）中，或者GCC for ARM中，可能会有类似的函数或宏定义。例如，CMSIS（Cortex Microcontroller Software Interface Standard）库中通常会提供这样的函数，以方便开发者访问核心寄存器。 我需要进一步解释__set_PRIMASK的作用。当调用__set_PRIMASK(1)时，会禁用所有可屏蔽中断，这在需要执行关键代码段，不希望被中断打断时非常有用。例如，在操作某些硬件寄存器或执行原子操作时，禁用中断可以保证操作的完整性。而调用__set_PRIMASK(0)则会重新使能中断，恢复系统的正常中断响应。 同时，我应该提醒用户使用PRIMASK时需要注意的事项。比如，禁用中断的时间应尽可能短，以免影响系统的实时性。此外，在使用PRIMASK之前和之后，可能需要保存和恢复之前的中断状态，避免破坏其他部分的代码逻辑。例如，使用__get_PRIMASK()来获取当前的中断状态，并在操作完成后恢复该状态，而不是简单地启用中断。 可能还需要比较其他类似的中断控制方法，比如BASEPRI寄存器，它允许有选择地屏蔽优先级低于某个阈值的中断，而PRIMASK则是全局禁用。这样的比较可以帮助用户更好地理解不同方法的适用场景。 此外，用户可能对如何在实际代码中使用__set_PRIMASK感兴趣，可能需要提供示例代码，说明如何安全地使用它来保护关键代码段。例如： ```c uint32_t primask_state = __get_PRIMASK(); // 保存当前PRIMASK状态 __disable_irq(); // 或者 __set_PRIMASK(1); // 关键代码段 __set_PRIMASK(primask_state); // 恢复之前的PRIMASK状态 ``` 这样使用可以确保在关键代码段执行期间中断被禁用，并在之后恢复之前的中断状态，无论之前是否已经禁用了中断。 另外，我需要指出不同编译器或开发环境中的差异。例如，在Keil中可能会使用__set_PRIMASK，而在GCC中可能需要使用内联汇编或者特定的内置函数。例如，GCC中可以使用__asm volatile ("cpsid i" ::: "memory")来禁用中断，以及__asm volatile ("cpsie i" ::: "memory")来启用中断。但CMSIS提供了标准化的接口函数，如__disable_irq()和__enable_irq()，这些函数可能内部使用PRIMASK或者其他机制，具体取决于实现。 还需要提到，在使用这些底层函数时，必须确保代码的可移植性和兼容性。例如，直接操作PRIMASK可能会影响系统的实时性能，或者在某些情况下导致不可预见的副作用，比如影响操作系统的任务调度（如果使用了RTOS）。 最后，总结__set_PRIMASK的作用、使用方法、注意事项以及相关的最佳实践，帮助用户全面理解该功能，并正确安全地应用于他们的嵌入式系统开发中。</think>在ARM Cortex-M系列微控制器中，`__set_PRIMASK` 是一个用于**直接控制处理器中断状态**的核心寄存器操作函数。以下是详细解析： --- ### **一、PRIMASK寄存器的作用** PRIMASK是ARM Cortex-M处理器中的一个**1位宽的特殊功能寄存器**，属于程序状态寄存器组，核心功能为： - **`PRIMASK = 1`**：禁用所有可屏蔽中断（仅NMI和硬件故障异常可响应） - **`PRIMASK = 0`**：使能中断（恢复正常中断处理） 其二进制位域如下： $$ \text{PRIMASK} = [0:0] \quad (\text{仅最低位有效}) $$ --- ### **二、__set_PRIMASK的本质** `__set_PRIMASK` 是CMSIS（Cortex Microcontroller Software Interface Standard）提供的**编译器内置函数**，用于直接写入PRIMASK寄存器。其典型实现方式为： ```c void __set_PRIMASK(uint32_t value) { __asm volatile ("MSR PRIMASK, %0" : : "r"(value)); } ``` - **输入参数**：`value` 只能是 `0` 或 `1` - **指令映射**：通过ARM汇编指令 `MSR` 直接修改寄存器 --- ### **三、使用场景** #### 1. **临界区保护** ```c // 进入临界区（禁用中断） uint32_t prev_state = __get_PRIMASK(); // 保存原状态 __set_PRIMASK(1); // 关中断 // 执行原子操作（如操作全局变量、硬件寄存器） // ... // 退出临界区（恢复中断状态） __set_PRIMASK(prev_state); // 恢复原状态 ``` #### 2. **实时性要求高的代码段** - 确保短时间内的代码不被中断打断 - 示例：高速ADC采样、精确时序控制 --- ### **四、对比其他中断控制方式** | 方法 | 作用范围 | 优先级控制 | 适用场景 | |---------------|------------------|------------|------------------------| | `__set_PRIMASK` | 全局中断 | 无 | 简单粗暴的全局关中断 | | `__set_BASEPRI` | 按优先级屏蔽 | 有 | 选择性屏蔽低优先级中断 | | `__disable_irq` | 全局中断（CMSIS）| 无 | 标准化接口，可移植性强 | --- ### **五、关键注意事项** 1. **最小化关中断时间** 长时间关中断会导致系统失去实时响应能力，建议临界区代码不超过 **10μs**。 2. **嵌套中断控制** 使用 `__get_PRIMASK()` 保存原状态，避免破坏其他代码的中断配置： ```c // 错误用法（可能永久关闭中断） __set_PRIMASK(1); // ...操作... __set_PRIMASK(0); // 若原状态本就为1，此操作错误！ // 正确用法（状态保存与恢复） uint32_t original = __get_PRIMASK(); __set_PRIMASK(1); // ...操作... __set_PRIMASK(original); ``` 3. **与操作系统的交互** 在RTOS（如FreeRTOS）中，**禁止直接使用** `__set_PRIMASK`，应改用系统提供的API（如 `taskENTER_CRITICAL()`），否则可能破坏任务调度。 --- ### **六、底层原理（机器码层面）** 执行 `__set_PRIMASK(1)` 后，处理器生成以下指令： ```armasm CPSID I ; 关中断（对应 PRIMASK=1） ``` 同理，`__set_PRIMASK(0)` 对应： ```armasm CPSIE I ; 开中断（PRIMASK=0） ``` --- ### **七、验证方法** 通过反汇编查看生成的指令： ```c // 示例代码 void test() { __set_PRIMASK(1); __set_PRIMASK(0); } ``` 反汇编结果应包含： ``` test: CPSID I CPSIE I BX LR ``` --- ### **八、替代方案推荐** - **CMSIS标准化函数**： ```c __disable_irq(); // 等效于 __set_PRIMASK(1) __enable_irq(); // 等效于 __set_PRIMASK(0) ``` - **C11原子操作**： 使用 `<stdatomic.h>` 实现无锁编程，避免手动控制中断。 --- ### **九、典型问题排查** 若发现系统异常无响应，可检查： 1. 是否在关中断期间调用了阻塞函数（如 `HAL_Delay()`） 2. 是否有未正确恢复PRIMASK的代码路径（如提前return） 3. 中断嵌套是否超出硬件限制 --- ### **总结** `__set_PRIMASK` 是直接操作ARM Cortex-M中断开关的底层利器，需谨慎使用。在裸机开发中，它是保护临界区的有效工具；但在RTOS或复杂系统中，建议优先使用高层抽象接口以确保系统稳定性。
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