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