ARM Cortex-M内核MCU的三重中断控制设计
我们知道在 mcu 裸机中程序代码之所以能完成多任务并行实时处理功能，其实主要是靠中断来调度的，没有中断，cpu 就只能按顺序呆板地执行代码。很多人都说是中断能力赋予了 mcu 真正的灵魂，能正确认识和熟练使用 mcu 中断，基本上就算玩熟了这颗 mcu。
之前写过一篇 《中断处理函数(irqhandler)的标准流程》，里面详细讲了中断处理函数里的标准代码流程与写法，这篇文章可让大家对 mcu 里的中断用法有个初步认识。今天以 arm cortex-m 内核 mcu 为例再来介绍下业界标准的三重中断控制设计：
一、外设事件中断控制
mcu 中最底层的中断控制针对的是外设里某个具体的事件，这个控制来自于外设模块本身，以恩智浦 i.mxrt 系列 mcu 的 gpt 定时器模块为例。如下是 gpt 模块寄存器列表，你可以发现其中有经典的 ir 和 sr 寄存器，sr 是事件状态寄存器，ir 是中断事件控制寄存器：
gpt 定时器一旦被使能，其运行状态（一共支持 6 个事件：超时、输入捕获 x 2ch、比较输出 x 3ch）都会实时记录在 sr 寄存器中，如果不在 ir 寄存器中将事件中断开启（默认是关闭的），那么就需要用户在代码里手动去查询 sr 寄存器置起的事件标志位以处理对应事件。
note：sr 寄存器中置起的事件标志位需要在事件处理前手动清除掉。如果标志位不及时清除，可能会遗漏下一次事件的处理（比如先处理当前事件，后清除事件标志位，那么处理事件期间再次发生的事件就会被漏掉）。如果标志位忘了清除，同一次事件就会被处理两次及以上。
当然在实际应用中，为了节省 cpu 带宽，我们都是要开启外设事件中断的，mcu 厂商 sdk 包里一般都会提供相应接口函数（取自 fsl_gpt.h）：
typedef enum _gpt_interrupt_enable{ kgpt_outputcompare1interruptenable = gpt_ir_of1ie_mask, kgpt_outputcompare2interruptenable = gpt_ir_of2ie_mask, kgpt_outputcompare3interruptenable = gpt_ir_of3ie_mask, kgpt_inputcapture1interruptenable = gpt_ir_if1ie_mask, kgpt_inputcapture2interruptenable = gpt_ir_if2ie_mask, kgpt_rolloverflaginterruptenable = gpt_ir_rovie_mask,} gpt_interrupt_enable_t;// 开启 gptx 的 xx 事件中断static inline void gpt_enableinterrupts(gpt_type *base, uint32_t mask){ base->ir |= mask;}// 关闭 gptx 的 xx 事件中断static inline void gpt_disableinterrupts(gpt_type *base, uint32_t mask){ base->ir &= ~mask;}
使能 gpt1 的超时事件中断代码示例如下：
void periph_int_config(void){ // 初始化 gpt1... gpt_init(gpt1, &gptconfig); // ... // 开启 gpt1 的超时事件中断 gpt_enableinterrupts(gpt1, kgpt_rolloverflaginterruptenable);}
二、外设全局中断控制
mcu 中第二层的中断控制针对的是整个外设，这个控制来自于 cortex-m 内核的 nvic 模块。如下是 nvic 模块寄存器列表（取自 armv8-m 手册，除了 iabrn 和 itnsn 寄存器组外，其余寄存器适用全部的 cortex-m 家族），其中跟中断开关相关的是 iser 和 icer 寄存器：
当 mcu 中某外设（比如上一节里的 gpt）被使能后，即使其内部事件中断已被开启，也不意味着系统中断一定会被触发，因为 nvic 里对于这个外设的全局中断开关（同一外设中所有事件共享一个系统中断资源，即一个中断号）还没有开启。arm cmsis 包里提供了外设全局中断控制函数（取自 core_cm7.h 文件）：
#define nvic_enableirq __nvic_enableirq#define nvic_disableirq __nvic_disableirq// 开启 xx 外设的全局中断__static_inline void __nvic_enableirq(irqn_type irqn){ if ((int32_t)(irqn) >= 0) { __compiler_barrier(); nvic->iser[(((uint32_t)irqn) >> 5ul)] = (uint32_t)(1ul <= 0) { nvic->icer[(((uint32_t)irqn) >> 5ul)] = (uint32_t)(1ul <= 6#if defined(__arm_arch_profile) && __arm_arch_profile == 'm' __asm__ __volatile__(mrs %[cpsr], primask cpsid i : [cpsr] =r(cpsr)); return cpsr & 0x1;#endif#endif}static __inline__ void __attribute__((__always_inline__, __nodebug__))__enable_irq(void) {#if __arm_arch >= 6 __asm__ __volatile__(cpsie i);#endif}
最终 gpt 例程里完整的三重中断使能代码应如下：
void periph_int_config(void){ // 初始化 gpt1... gpt_init(gpt1, &gptconfig); // ... // 开启 gpt1 的超时事件中断 gpt_enableinterrupts(gpt1, kgpt_rolloverflaginterruptenable); // 开启 gpt1 的全局中断 nvic_enableirq(gpt1_irqn); // 开启芯片系统全局中断 __enable_irq();} 本文转载自痞子衡嵌入式
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一、外设事件中断控制
mcu 中最底层的中断控制针对的是外设里某个具体的事件，这个控制来自于外设模块本身，以恩智浦 i.mxrt 系列 mcu 的 gpt 定时器模块为例。如下是 gpt 模块寄存器列表，你可以发现其中有经典的 ir 和 sr 寄存器，sr 是事件状态寄存器，ir 是中断事件控制寄存器：
gpt 定时器一旦被使能，其运行状态（一共支持 6 个事件：超时、输入捕获 x 2ch、比较输出 x 3ch）都会实时记录在 sr 寄存器中，如果不在 ir 寄存器中将事件中断开启（默认是关闭的），那么就需要用户在代码里手动去查询 sr 寄存器置起的事件标志位以处理对应事件。
note：sr 寄存器中置起的事件标志位需要在事件处理前手动清除掉。如果标志位不及时清除，可能会遗漏下一次事件的处理（比如先处理当前事件，后清除事件标志位，那么处理事件期间再次发生的事件就会被漏掉）。如果标志位忘了清除，同一次事件就会被处理两次及以上。
当然在实际应用中，为了节省 cpu 带宽，我们都是要开启外设事件中断的，mcu 厂商 sdk 包里一般都会提供相应接口函数（取自 fsl_gpt.h）：
typedef enum _gpt_interrupt_enable{ kgpt_outputcompare1interruptenable = gpt_ir_of1ie_mask, kgpt_outputcompare2interruptenable = gpt_ir_of2ie_mask, kgpt_outputcompare3interruptenable = gpt_ir_of3ie_mask, kgpt_inputcapture1interruptenable = gpt_ir_if1ie_mask, kgpt_inputcapture2interruptenable = gpt_ir_if2ie_mask, kgpt_rolloverflaginterruptenable = gpt_ir_rovie_mask,} gpt_interrupt_enable_t;// 开启 gptx 的 xx 事件中断static inline void gpt_enableinterrupts(gpt_type *base, uint32_t mask){ base->ir |= mask;}// 关闭 gptx 的 xx 事件中断static inline void gpt_disableinterrupts(gpt_type *base, uint32_t mask){ base->ir &= ~mask;}
使能 gpt1 的超时事件中断代码示例如下：
void periph_int_config(void){ // 初始化 gpt1... gpt_init(gpt1, &gptconfig); // ... // 开启 gpt1 的超时事件中断 gpt_enableinterrupts(gpt1, kgpt_rolloverflaginterruptenable);}
二、外设全局中断控制
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#define nvic_enableirq __nvic_enableirq#define nvic_disableirq __nvic_disableirq// 开启 xx 外设的全局中断__static_inline void __nvic_enableirq(irqn_type irqn){ if ((int32_t)(irqn) >= 0) { __compiler_barrier(); nvic->iser[(((uint32_t)irqn) >> 5ul)] = (uint32_t)(1ul <= 0) { nvic->icer[(((uint32_t)irqn) >> 5ul)] = (uint32_t)(1ul <= 6#if defined(__arm_arch_profile) && __arm_arch_profile == 'm' __asm__ __volatile__(mrs %[cpsr], primask cpsid i : [cpsr] =r(cpsr)); return cpsr & 0x1;#endif#endif}static __inline__ void __attribute__((__always_inline__, __nodebug__))__enable_irq(void) {#if __arm_arch >= 6 __asm__ __volatile__(cpsie i);#endif}
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