1、目的

本篇學(xué)習(xí)筆記我們主要來了解ME32F030的中斷系統(tǒng)，首先通過對ME32F030終端系統(tǒng)和中斷控制存器進(jìn)行學(xué)習(xí)，最后通過實(shí)際的GPIO端口中斷實(shí)例掌握中斷函數(shù)的編程實(shí)現(xiàn)來加深掌握ME32F030中斷系統(tǒng)的編程方法。

2、ME32F030中斷概述

中斷是單片機(jī)系統(tǒng)重要的組成部分，使單片機(jī)能夠快速的對事件請求做出響應(yīng)。ME32F030靠內(nèi)部的嵌套向量中斷控制器(NVIC)來進(jìn)行中斷的調(diào)度，它是 Cortex?-M0 內(nèi)核的一部分。它可以讓 CPU 以最短的時(shí)間對中斷作出反應(yīng)。主要的特征有：

? 較短的中斷響應(yīng)延遲.

? 處理系統(tǒng)異常和外設(shè)中斷.

? 支持 32 個(gè)中斷向量.

? 四種可編程的中斷響應(yīng)優(yōu)先級別.

? 產(chǎn)生軟件中斷.

? 可配置的不可屏蔽中斷源會有詳細(xì)的說明。

3、ME32F030嵌套向量中斷控制器(NVIC)

嵌套向量中斷控制器(NVIC)負(fù)責(zé)著整個(gè)MCU的中斷管理，除了管理我們常用的外設(shè)中斷源，還包括非屏蔽中斷源的管理。具體管理的中斷源及其中斷序號，其實(shí)在CMSDK_CM0.h中定義好了，通過程序定義對具體管理的中斷源一目了然，定義的內(nèi)容如下圖所示。

中斷源

ME32F030的中斷系統(tǒng)是由一系列的NVIC寄存器組成的，這些寄存器可用于中斷 IRQ0~IRQ31, 包括中斷使能，等待和優(yōu)先級等操作。如果中斷被允許，并且相應(yīng)中斷掛起被設(shè)置，NVIC 將會根據(jù)中斷優(yōu)先級觸發(fā)中斷。反之，中斷被禁止，中斷源只會改變中斷掛起狀態(tài)，而 NVIC 不會對中斷源信號采取任何動作，不論任何中斷優(yōu)先級。具體的NVIC寄存器組如表格所示：

NVIC寄存器列表

2-1 中斷允許寄存器

中斷允許寄存器(ISER)用于使能中斷設(shè)置，同時(shí)可返回當(dāng)前允許中斷設(shè)置。需要注意的是，對該寄存器寫0是無效的，是不能禁止中斷的。要禁止中斷，就需要下面介紹的中斷禁止寄存器。

2-2 中斷禁止寄存器

有使能中斷的設(shè)置，相應(yīng)的就會有禁止中斷設(shè)置，這就是中斷禁止寄存器的作用。對寄存器進(jìn)行寫1操作，就可以禁止中斷設(shè)置。。需要注意的是，對該寄存器寫0是無效的。對寄存器進(jìn)行讀操作，同返回當(dāng)前禁止中斷設(shè)置。

2-3 中斷掛起寄存器

當(dāng)有中斷事件發(fā)生時(shí)，中斷掛起寄存器(ISPR)中對應(yīng)的中斷位就會置位 。此時(shí)讀取寄存器就可以判斷具體的中斷源。同時(shí)我們也可以向寄存器的中斷位寫1，來強(qiáng)制中斷進(jìn)入掛起狀態(tài)。

2-4 清除中斷掛起寄存器

當(dāng)MCU響應(yīng)了中斷請求，并且執(zhí)行完對應(yīng)的中斷子程序后，MCU便會返回?cái)帱c(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行。但在返回前需要通過清除中斷掛起寄存器（ICPR），來清除對應(yīng)的中斷掛起，這樣當(dāng)次的中斷流程算是完整結(jié)束。

2-5 中斷優(yōu)先級寄存器

如同我們做事情有輕重緩急之分，單片機(jī)對中斷的處理也有“輕重緩急”。具體就是靠8組中斷優(yōu)先級寄存器IPR0~7來實(shí)現(xiàn)。每組寄存器對應(yīng)4個(gè)中斷源的優(yōu)先級。這樣剛好決定了中斷0~中斷31的優(yōu)先級。

每一組的中斷優(yōu)先級寄存器IPRn的每個(gè)字節(jié)最高兩位決定優(yōu)先級，因此有0~3共4個(gè)優(yōu)先級可以選擇，越低的值表示優(yōu)先級越高，當(dāng)優(yōu)先級更高的中斷發(fā)生時(shí)，高優(yōu)先級的中斷會打斷低優(yōu)先級中斷。如果是同優(yōu)先級中斷，則并不會打斷當(dāng)前中斷，而是依次響應(yīng)中斷。中斷優(yōu)先級寄存器IPRn如圖所示：

這里介紹個(gè)快速的方法來計(jì)算中斷 M 的 IPR 寄存器號:

? 計(jì)算對應(yīng)的 IPR 寄存器號, N, N = M / 4

? 計(jì)算 IPR 寄存器內(nèi)的字節(jié)偏移量 M % 4, 其中:

– 字節(jié)偏移量 0 對應(yīng)寄存器的位 7:0

– 字節(jié)偏移量 1 對應(yīng)寄存器的位 15:8

– 字節(jié)偏移量 2 對應(yīng)寄存器的位 23:16

– 字節(jié)偏移量 3 對應(yīng)寄存器的位 31:24

4、ME32F030端口中斷例程

本篇中我們首先講解了ME32F030的GPIO中斷系統(tǒng)，然后又介紹了嵌套向量中斷控制器(NVIC)的原理。

最后，我們還是要通過具體的實(shí)例來把我們學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實(shí)際的例子中。我們將兩者結(jié)合起來做個(gè)小實(shí)驗(yàn)，測試程序的代碼如下：

unsignedintuiCnt=0;//端口反轉(zhuǎn)次數(shù)

intmain(void)
{
	PA->DIR_b.DIR0=1;//PA_0設(shè)置為輸出口

	PA->IS_b.ISENSE0=0;//PA_0設(shè)置為沿觸發(fā)

	PA->IBE_b.IBE0=1;//PA_0上升沿和下降沿都觸發(fā)中斷

	PA->IC_b.CLR0=1;//PA_0中斷標(biāo)志位清除

	PA->IE_b.MASK0=1;//PA_0中斷使能

	PB->DIR_b.DIR9=1;//PB_9設(shè)置為輸出口

NVIC_EnableIRQ(PA_IRQn);//使能PA_IRQ中斷

lcd_init();//LCD液晶初始化

while(1)
{

	uiCnt++;//端口反轉(zhuǎn)次數(shù)加1

	PA->NOT_b.NOT0=1;//PA_0輸出取反

	SYS_DelaymS(500);

	if(uiCnt==20)//當(dāng)反轉(zhuǎn)20次時(shí)
		{
			PA->IE_b.MASK0=0;//PA_0中斷關(guān)閉
		}
}
}

//PA_IRQ中斷子程序
voidPA_IRQHandler(void)
{
PB->NOT_b.NOT9=1;//PB_9（LED燈）輸出取反

PA->IC_b.CLR0=1;//清除PA_0中斷位

//LCD顯示中斷發(fā)生的次數(shù)
LCD->MEMMAP1=lcd[uiCnt/10]|(lcd[uiCnt%10]<<16);
}

測試程序是通過PA_0端口輸出反轉(zhuǎn)，來產(chǎn)生下降沿和上升沿。但同時(shí)它的端口中斷功能是被使能的，因此可以通過輸出電平來“觸發(fā)”自己的中斷。在中斷服務(wù)子程序中，LED小燈端口輸出取反來進(jìn)行點(diǎn)亮和熄滅，同時(shí)加入了LCD段碼液晶來顯示中斷發(fā)生的次數(shù)。在程序全速運(yùn)行的過程中，當(dāng)端口輸出反轉(zhuǎn)20次之后，會關(guān)閉端口的中斷功能。接下來下載并仿真例程來進(jìn)行說明。

程序下載并仿真后，先在程序這兩處打上斷點(diǎn)。然后用快捷鍵F5全速運(yùn)行，程序首先會運(yùn)行到第78行處的斷點(diǎn)，這時(shí)端口還沒有進(jìn)行輸出反轉(zhuǎn)。接下來用快捷鍵F10單步運(yùn)行觀察。

仿真1

F10單步運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)程序已經(jīng)跳轉(zhuǎn)到了PA_IRQ中斷服務(wù)子程序中，繼續(xù)F10單步運(yùn)行并觀察執(zhí)行每一步的現(xiàn)象，直到把中斷服務(wù)子程序走完。

仿真2

中斷服務(wù)子程序內(nèi)的代碼全部運(yùn)行后的效果如圖所示，首先LED小燈的端口輸出取反，把LED小燈給點(diǎn)亮后（下次再進(jìn)中斷會輸出取反熄滅，依次往復(fù)）。LCD段碼液晶顯示01，這說明發(fā)生了1次中斷。

仿真結(jié)果

通過單步仿真我們清楚了中斷發(fā)生后的處理流程，接下來就可以把之前打的兩個(gè)斷點(diǎn)取消掉，然后在83行的位置打上一個(gè)斷點(diǎn)，隨后F5全速運(yùn)行程序，等待程序停到斷點(diǎn)處。在等待的過程中，LED小燈保持閃爍，LCD段碼液晶上的數(shù)字一直在自加。當(dāng)程序停到斷點(diǎn)處后，LCD段碼液晶顯示為20。繼續(xù)單步運(yùn)行后，端口PA_0的中斷功能就被關(guān)閉了。

仿真3

關(guān)閉中斷后，再次全速運(yùn)行程序。我們發(fā)現(xiàn)小燈不再閃爍了，段碼液晶顯示的數(shù)字也不再自加。這是因?yàn)槲覀円呀?jīng)把端口中斷關(guān)閉掉了，雖然uiCnt還在自加。但是已經(jīng)進(jìn)不了中斷子程序去更新顯示。因此依舊停留顯示在20。我們不妨把uiCnt添加到Watch窗口中來看一下，添加方法如圖所示。雙擊ucCnt變量名，選中后右鍵選擇“Add uiCnt to”，“Watch 1”，這樣就添加到Watch1窗口中了。

仿真4

通過Watch1窗口看到端口已經(jīng)反轉(zhuǎn)37次了，但LCD液晶已經(jīng)停留在20。這也說明中斷確實(shí)被關(guān)閉了，因此液晶一直沒能更新顯示。

仿真5

仿真結(jié)果2

來源：敏矽MCU