【.Net Micro Framework PortingKit - 07】NVIC中断处理

Cortex-M3的中断架构和以往的ARM7、ARM9、ARM11有了很大的区别，IRQ、FIQ的概念的已经消失，随之而来的是NVIC中断管理（支持最多256个中断优先级，128级抢断）及中断向量表。这个中断向量表似有相识之感，在当时大学时期学习DOS平台下的C语言开发的时候，在设置BIOS时钟中断的时候，就曾把中断函数的指针地址设置到时钟中断的入口地址区，以期中断发生的时候，执行指定的函数。当然不仅是时钟中断，其它的中断的处理方式也类似。在DOS那个时代，估计最高深一点的编程就是程序驻留和钩子函数（姑且把修改中断地址以截获信息的这一类函数为钩子函数吧），以此看来，Cortex-M3的中断架构倒是借鉴了BIOS的中断处理机制。

ARM公司大力推出Cortex-M3系列CPU核，一改往日的命名方式，并且内存映射、中断架构等以往因不同芯片厂商而多变的架构，变得统一起来。看来ARM其志不小，想要在嵌入式领域开发技术层面一统江湖。这种统一意义巨大，大大降低了嵌入式软件移植的难度，不知道今后这种改变，能否在嵌入式领域中催生出类似昔日PC领域的王者组合：操作系统（Microsoft）+CPU（Intel）。

.Net Micro Framework的整个底层架构是建立在ARM7和ARM9基础之上的，而Cortex-M3的出现，大大的冲击了这一架构，这也是在MF3.0源码中就已经出现了CortexM3的目录，而到现在官方无一款可支持的Cortex-M3开发板的原因。因为要改动的代码太多，要保持ARM7、ARM9和Cortex-M3的代码统一太难。

所以在这里我单立了一个目录，大力进行修改而不遗余力（所谓不破不立），我觉得，这也是我们在一个划时代事物出现的面前，所应持有的态度和立场。

在第4回<修改启动代码&重写向量表>中我们所写的中断向量表，我们要进行一番调整，以期支持动态加入中断函数的功能。

新的中断函数表，我们仅需预先填写前三项：（1） 堆栈TOP地址，（2）复位地址，（3）不可屏蔽中断函数地址（NMIException）。VectorsTrampolines.s修改后的代码如下（和以前的代码相比，是不是简化了很多）：

 

EXPORT  ARM_Vectors

    IMPORT  StackTop

    IMPORT  EntryPoint

     IMPORT  NMIException



;********************************************************

    AREA |.text|, CODE, READONLY



    ;向量表

ARM_Vectors

         DCD  StackTop                   ; Top of Stack  栈顶

         DCD  EntryPoint                                    ; 复位

         DCD  NMIException

    ;...                            ; 向量表定位在 RAM中，由程序动态生成

    SPACE  384                     ; 预留空间 (76 - 3) * 4 = 292



;*********************************************************

    END

其中SPACE 384的代码也可以不要，不过要确保Scatterfile_tools_mdk.xml文件中，如下项没有

 

<ExecRegion Name="ER_RAM_RO" Base="0x20000000" Options="ABSOLUTE" Size="">

       <FileMapping Name="VectorsTrampolines.obj" Options="(+RO, +FIRST)" />

       <FileMapping Name="*" Options="(SectionForFlashOperations)" />

  ExecRegion>

此外还有一个改进就是删除我们原先在\DeviceCode\Targets\Native\CortexM3\DeviceCode目录下的建立的VectorsHandler_Temp库文件，这个库我们已经不需要了，我们随时根据需要，动态的在中断向量表中写入我们所需的中断函数地址。

好了，在\DeviceCode\Targets\Native\CortexM3\DeviceCode目录中建立NVIC目录（相当于以前体系的INTC），在写具体代码之前，我们现在写下如下代码（大概），这是对NVIC相关寄存器的描述。

struct CortexM3_NVIC

{

    static const UINT32 c_Base = 0xE000E100;

    //中断使能 置位复位

    /****/ volatile UINT32 SETENA[2];

    UINT32  RESERVED0[30];

    /****/ volatile UINT32 CLRENA[2];

    UINT32  RSERVED1[30];



    //中断悬起 置位复位

    /****/ volatile UINT32 SETPEN[2];

    UINT32  RESERVED2[30];

    /****/ volatile UINT32 CLRPEN[2];

    UINT32  RESERVED3[30];



    //中断活动状态

    /****/ volatile UINT32 ACTIVE[2];

    UINT32  RESERVED4[62];



    //中断优先级

    /****/ volatile UINT8 PRI[60];



    static const UINT32 c_IRQ_MAX_INDEX = 16+60;



    //IRQ Index Table

    static const UINT32 c_IRQ_Index_NMI = 0x2;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_HardFault = 0x3;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_MemManage = 0x4;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_BusFault = 0x5;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_UsageFault = 0x6;

    //7,8,9,A NULL

    static const UINT32 c_IRQ_Index_SVC = 0xB;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_DebugMonitor = 0xC;

         //D NULL

    static const UINT32 c_IRQ_Index_PendSVC = 0xE;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_SysTick = 0xF;

    //--

    static const UINT32 c_IRQ_Index_WWDG = 0x10;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_PVD = 0x11;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_TAMPER = 0x12;

     //略

    static const UINT32 c_IRQ_Index_DMA2_Channel3 = 0x4A;

    static const UINT32 c_IRQ_Index_DMA2_Channel4_5 = 0x4B;



    //IRQ Priority index Table

    static const UINT32 c_IRQ_Priority_NULL = 0xFF;

    static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve0 = 0x00;

    static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve1 = 0x10;

    static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve2 = 0x20;

     //略

    static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve14 = 0xE0;

    static const UINT32 c_IRQ_Priority_Leve15 = 0xF0;

};



在NVIC目录下建立三个文件：NVIC.cpp、NVIC.h、doNetMF.proj

NVIC.cpp的核心内容如下：

void CortexM3_NVIC_Driver::Initialize()

{

   //外部中断

   CortexM3_NVIC &NVIC = CortexM3::NVIC();

   NVIC.CLRENA[0]=0xFFFFFFFF;   //清外部中断

   NVIC.CLRENA[1]=0xFFFFFFFF;

   NVIC.CLRPEN[0]=0xFFFFFFFF;

   NVIC.CLRPEN[1]=0xFFFFFFFF;



   //系统中断

   CortexM3_SCB &SCB = CortexM3::SCB();

   SCB.ICSR = 0x0A000000;

   SCB.VTOR = (UINT32)&IMAGE_RAM_RO_BASE;   // 重定向中断向量表

   SCB.AIRCR = CortexM3_SCB::AIRCR_VECTKEY_MASK | CortexM3_SCB::NVIC_PriorityGroup_1;

   SCB.SCR = 0x00000000;

   SCB.CCR = 0x00000000;

   SCB.SHCSR = 0x00000000;  //系统中断使能位

   SCB.CFSR = 0xFFFFFFFF;

   SCB.HFSR = 0xFFFFFFFF;

   SCB.DFSR = 0xFFFFFFFF;



   //优先级设定

   IRQ_VECTORING *IsrVector = s_IsrTable;

   for(int i = 0; i < CortexM3_NVIC::c_IRQ_MAX_INDEX; i++)

   {

     //略

   }

}

//激活中断

BOOL CortexM3_NVIC_Driver::ActivateInterrupt(UINT32 Irq_Index,UINT32 ISR)

{

    InterruptEnable(Irq_Index);

    UINT32 *p= (UINT32*)&IMAGE_RAM_RO_BASE + Irq_Index;

         *p=ISR;

    return TRUE;

}

//关闭中断

BOOL CortexM3_NVIC_Driver::DeactivateInterrupt(UINT32 Irq_Index)

{

    InterruptDisable(Irq_Index);

    return TRUE;

}



BOOL CortexM3_NVIC_Driver::InterruptEnable(UINT32 Irq_Index)

{

    if(Irq_Index<16)

    {

       CortexM3_SCB &SCB = CortexM3::SCB();

             if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_MemManage)  //4

                           SCB.SHCSR |= 0x1<<16;

             if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_BusFault)   //5

                           SCB.SHCSR |= 0x1<<17;

        if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_UsageFault) //6

                           SCB.SHCSR |= 0x1<<18;

                   if(Irq_Index==CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_SysTick)    //15

                   {

                      CortexM3_SysTick &SysTick= CortexM3::SysTick();

                SysTick.CTRL |= CortexM3_SysTick::CTRL_TICKINT | CortexM3_SysTick::CTRL_ENABLE;

                   }



    }

         else

         {

            CortexM3_NVIC &NVIC = CortexM3::NVIC();

            int irq=Irq_Index-16;

            NVIC.SETENA[irq/32] = 0x1 << (irq % 32);

         }

    return TRUE;

}

BOOL CortexM3_NVIC_Driver::InterruptDisable(UINT32 Irq_Index)

{

    //略

    return TRUE;

}

在其中，我们为了适应新架构的需要，增加了一个中断函数连接接口，声明如下：

BOOL CPU_INTC_ActivateInterruptEx(UINT32 Irq_Index, UINT32 ISR)

{

         return CortexM3_NVIC_Driver::ActivateInterrupt(Irq_Index, ISR);

}

原先的（如下），已经废弃不用（暂保留）。

BOOL CPU_INTC_ActivateInterrupt(UINT32 Irq_Index, HAL_CALLBACK_FPN ISR, void *ISR_Param)

{

    return FALSE;

}

 

以上代码中最重要的莫过于“激活中断”函数中的如下代码

UINT32 *p= (UINT32*)&IMAGE_RAM_RO_BASE + Irq_Index;

*p=ISR;   

简单的两行代码，便实现了中断函数的动态注册（在GPIO和串口驱动中我们将详细讲这一点）。

此外，最后要记得在NativeSample.proj添加如下内容：

 

<ItemGroup>

   <RequiredProjects Include="$(SPOCLIENT)\DeviceCode\Targets\Native\CortexM3\DeviceCode\Nvic\dotNetMF.proj" />

   <DriverLibs Include="nvic.$(LIB_EXT)" />

 ItemGroup>

前一两个礼拜没有写相关文章，是因为代码修改量很大，一直在调试相关功能。目前GPIO、串口等功能均已经调试通过，所以后续的几天，我便一一介绍它们的实现过程。