K60芯片NVIC模块中断相关寄存器配置以及应用举例K60芯片NVIC模块中断相关寄存器配置以及应用举例.pdf

飞思卡尔Kinetis 芯片中NVIC 模块的中断寄存器的介绍及其应用举例 喻宁宁 IMM 现场应用工程师 飞思卡尔半导体 一、NVIC 模块的中断寄存器简介 嵌套式向量中断控制器（NVIC ）是Cortex 内核不可分割的一部分，它与CPU 紧密结 合，可对系统异常和外设中断进行控制。如图1 所示，NVIC 右端连接到各个外围模块， 负责对外设中断进行处理；左端连接到内核，负责对内核系统异常进行处理。本文重点介 绍NVIC 对外围模块的中断控制。通常，在配置某个外围模块的中断功能时，除了需要设 置此模块本身的寄存器中的中断使能位外，还需要配置NVIC 模块中对应的中断控制寄存 器，系统才会响应此外围模块的中断请求。 图1 NVIC 的连接框图 ARM Cotex-M4 的NVIC 模块中相关寄存器的地址、名称、功能描述如图2 所示，它 们可分为两种类型：非优先级中断寄存器 （non-IPR register ）和优先级中断寄存器 （IPR register ）。其中，非优先级中断寄存器有以下几种： NVICISERx ：中断使能设置寄存器； NVICICERx ：中断使能清除寄存器； NVICISPRx ：中断挂起设置寄存器； NVICICPRx ：中断挂起清除寄存器； NVICIABRx ；中断激活状态寄存器； 其中x 为0 - 7，称为寄存器的组号，表示每种寄存器都有8 个。这些寄存器都是32 位 的。因此，如果每一位控制一个中断源，则可以分别控制256 个中断源。通常， NVICISERx （中断使能设置寄存器）用于去使能某个中断，而NVICICPRx （中断挂起清 除寄存器）用于配合NVICISERx 寄存器来使能这个中断；NVICIABRx （中断激活状态寄 存器）为只读寄存器，用于判断某个中断是否处于激活的状态。 图2 NVIC 寄存器描述 而优先级中断寄存器只有一种：NVICIPRx ，用于设定每个中断源的优先级。从图3 可以看到，每个中断源的优先级控制字要占用4 位，再加上保留位，则每个32 位的寄存 器可以配置4 个中断源的优先级。因此，如果要配置256 个中断源的优先级，则需要256 ÷ 4 = 64 个32 位的寄存器。但是Kinetis 系列MCU 的中断源一般都没有这么多，也就不需 要这么多的寄存器。 图3 中断优先级控制寄存器位域分布 下面以K60 为例进行具体说明。K60 支持16 级中断控制，所以在NVIC 中，对应于不 同的中断源，在优先级中断寄存器NVICIPRx 中都有4 个相应的位来控制其优先级，另外 还有4 位是保留位，如图3 所示。 从图2 可以看出，每种非优先级中断寄存器都是一个包含8 个32 位寄存器的寄存器组。 那么在应用过程中，对应于K60 的90 多种不同的中断源，应该配置这些寄存器组中的哪 一个寄存器 （组号）和该32 位寄存器的那一位 （位号）呢？简单来说，就是组号和位号 的确定。例如NVICICER2[21] ，它的组号就是2 ，位号就是21 。这就需要借助芯片厂商在 CPU 中为不同中断源定义的中断请求号IRQ 。需要特别注意的是，中断向量号和中断请求 号IRQ 号不同，中断请求号IRQ = 中断向量号-16，因为有16 个ARM 内核中断请求是没 有分配IRQ 号的。在K60 的Reference Manual 的P74 页可以看到CPU 中断向量分配表， 定义了各种不同的中断源所对应的中断入口地址、中断向量号、中断请求号、寄存器号以 及彼此之间的关系，如图4 所示。 图4 LPTMR 中断向量的分配 这里结合K60 的中断向量分配表，以LPTMR （低功耗定时器）模块为例介绍一下 NVIC 寄存器的配置。LPTMR 模块的中断向量分配如图4 所示，可以看到LPTMR 中断入 口地址为0x0000_0194，中断向量号为101，中断请求号IRQ 为85。那么如何确定配置 LPTMR 中断所对应的NVIC 寄存器的组号和位号呢？即LPTMR 使用NVIC 寄存器组中的 哪一个寄存器，以及该寄存器的哪个位呢？它们又和中断向量号I