嵌入式中异常／中断／事件的区别

嵌入式中异常／中断／事件的区别

Cortex-M3在内核水平上搭载了一个异常响应系统，支持为数众多的系统异常和外部中断。

其中，编号1-15的对应系统异常，大于等于16的则都是外部中断

除了个别异常的优先级被定死之外，其余异常的优先级都是可编程的

我们通常把能够打断正常执行流的事件称之为异常

异常的概念中包含了中断的概念，即中断是异常的子集

异常与中断的触发都是硬件支持的

编号	类型	优先级	简介
0	N/A	N/A	没有异常在运行
1	复位	-3（最高优先级）	复位
2	NMI	-2	不可屏蔽中断（来自外部NMI输入脚）
3	硬（hard）fault	-1	所有被除能的fault，都将上访(escalation)成为硬fault，只要FAULTMASK没有置位，硬fault服务例程就会被强制执行，Fault被除能的原因包括被禁用，或者FAULTMASK被置位
4	MemManage fault	可编程	存储器管理fault，MPU访问犯规以及访问了非法的位置均可以引发，企图在非执行区取值也会引发该错误。
5	总线fault	可编程	从总线系统收到了错误响应，原因可以是预取流产（abort）或数据流产，或者企图访问协处理器
6	用法fault	可编程	由于程序错误导致的异常，通常是使用了一条无效的指令，或是非法的状态转换，例如尝试切换到ARM状态
7-10	保留	N/A	N/A
11	SVCall	可编程	执行系统服务调用指令（SVC）引发的异常
12	调试监视器	可编程	调试监视器（断点，数据观察点，或是外部调试请求）
13	保留	N/A	N/A
14	PendSV	可编程	为系统设备而设的“可悬挂请求”（pendable request）
15	SysTick	可编程	系统滴答定时器（周期性溢出的时基定时器）

#####　外部中断表

编号	类型	优先级	简介
16	IRQ #0	可编程	外中断#0
17	IRQ #1	可编程	外中断#1
…	…	…	…
255	IRQ #239	可编程	外中断#2

####　优先级

原则上，CM3支持3个固定的高优先级和多达256级的可编程优先级，并且支持128级抢占优先级和128级亚优先级

1.抢占优先级及高抢占优先级 任务可以打断正在执行的低抢占优先级任务，而让cpu转而执行高抢占优先级的任务

2.亚优先级则为多个相同的抢占优先级，不同的亚优先级的任务同时请求异常时，CPU会执行高亚优先级的任务。

3.抢占优先级有时也被称为“先占优先级”

4.“亚优先级”会被称为“响应优先级”或“子优先级”

####　中断与挂起

当中断输入脚被assert（确认有效后），该中断就被挂起，即使后来中断源取消了中断请求，已经被标记为挂起的中断也会被记录下来。到了系统中它的优先级达到最高是，就会得到响应。但如果在某个中断得到相应之前，他的悬起状态被清除了（例如在PRIMASK或FAULTMASK置位的时候软件清除了悬起状态标识），则中断被取消。当某个中断的服务例程开始执行的时候，则称该中断进入了活跃的状态，他的挂起标志位会被硬件自动清除。

####　SVC和PendSV

SVC（system service call）：系统服务调用

SVC异常是必须立即得到响应的，若因为优先级不比当前正在处理的高，或是其他的原因使之无法立即响应，将会上访为硬fault。

PendSV（pend system service）：可挂起系统调用

PendSV则不同，它可以像普通中断一样被挂起。

PendSV的典型使用场合是在上下文切换的时候（即不同任务间的切换）

eg：
//任务 A 呼叫 SVC 来请求任务切换（例如，等待某些工作完成）
//OS 接收到请求，做好上下文切换的准备，并且 pend 一个 PendSV 异常。(使用pendSV来进行上下文切换)
//当 CPU 退出 SVC 后，它立即进入 PendSV，从而执行上下文切换。
//当 PendSV 执行完毕后，将返回到任务 B，同时进入线程模式。
//发生了一个中断，并且中断服务程序开始执行（因为PendSV的优先级最低，所以会中断执行ISR中的中断请求）
//在 ISR 执行过程中，发生 SysTick 异常，并且抢占了该 ISR。（第15号异常，系统的滴答计时器）
//OS 执行必要的操作，然后 pend 起 PendSV 异常以作好上下文切换的准备。
//当 SysTick 退出后，回到先前被抢占的 ISR 中，ISR 继续执行
//ISR 执行完毕并退出后，PendSV 服务例程开始执行，并且在里面执行上下文切换
//当 PendSV 执行完毕后，回到任务 A，同时系统再次进入线程模式。（相当于在任务A中执行了一个任务B）

CM3的中断处理特点

两个相同优先级的中断在交接的过程中，不需要执行断点恢复和断点数据恢复，直接跳转到下一个中断执行

一般事件若想变成中断事件，需要有相关中断使能位的允许，中断事件再向CPU执行对应的中断请求，在NVIC配置相应的中断矢量后，CPU便参与进行后续的中断响应服务【保存现场，执行中断服务程序，恢复现场并返回】，非中断时间就不会有后续的流程，只是有一些硬件触发信号或标志的产生。

与之相互对应，既然一个可以触发中断的事件可以被配置为中断事件或非中断事件，则相关事件的触发方式，即允许产生中断或禁止产生中断

例如STM32的GPIO口的电平跳变基本都是可以触发外部中断的，但在具体的使用配置过程中，可以根据需要来决定是启用还是禁用相关引脚的功能，从而选择不同的事件触发方式。