ARM Cortex—M0+KL25中断机制研究

韩啸

摘要：该文介绍了KL25中断的基本概念、中断向量表文件，分析说明了KL25中断服务程序及ARM Coretex-M0+非内核中断编程结构， 最后给出UART接收中断程序实例。

关键词：KL25；中断；中断向量表；UART

中图分类号： TP338 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）21-5134-02

所谓中断，是指MCU在正常运行程序时，由于MCU内核异常或者MCU各模块发出请求事件，引起MCU停止正在运行的程序，而转去处理异常或执行处理外部事件的程序（又称中断服务程序）。

这些引起MCU中断的事件称为中断源。KL25的中断源分为两类：内核中断和非内核中断。内核中断主要是异常中断，即当出现错误时，这些中断会复位芯片或是做出其他处理。非内核中断是指MCU各个模块为中断源引起的中断， MCU执行完中断服务程序后，又回到刚才正在执行的程序，从停止的位置继续执行后续的指令。非内核中断又称可屏蔽中断，可通过编程控制，开启或关闭该中断。

1 KL25中断向量表文件

中断向量序号是每一个中断源的固定编号，由芯片设计生产时决定的，编程时不能更改，它代表了中断服务程序入口地址在中断向量表的位置[1]。

中断向量表是指按照中断源的中断向量序号的固定顺序，存放中断服务程序入口地址的一段存储区域。每个中断服务程序入口地址占用4个字节单元，KL25中断向量表的位置在存储区0x0000_0000～0x0000_00c0的一段地址范围，共48*4=192个字节，存放48个中断服务程序的入口地址。中断服务程序的入口地址又称为中断向量或中断向量指针，它指向中断服务程序在存储器中的位置。

在中断向量表头文件vectors.h中，主要包含以下内容：定义了中断向量表的类型*vector_entry，用于vectors.c中定义中断向量表数组。申明要用到的中断服务函数，其中extern，指明是外部函数。将中断服务函数名进行宏定义，宏名与中断向量序号对应[2]。可把这项任务在“isr.h”中断服务程序头文件中实现。在中断向量表源文件vectors.c中，将vectors.h定义的中断向量放在rom_vector[]数组中。另外定义了_int_kernel_isr（void）空函数。到此，中断向量表文件编写完成，中断向量表也就实现了。

2 KL25的中断服务程序及其“注册”

为了规范编程将各个中断服务程序放在"isr.c"中断底层驱动构件源文件。中断服务程序的“注册”就是将用户编写好中断服务程序入口地址，添加到中断向量表中。实际是在中断向量表头文件vectors.h中，将宏定义的中断服务函数名替换成用户编写好中断服务程序名。在设计工程框架时将中断向量表文件封装起来，避免用户直接对中断向量表文件进行修改，而采用“宏回调”的方式为用户提供编程接口。用户只需在“isr.h”文件中取消对应中断向量表项“VECTOR_XXX”指向默认中断服务例程函数的映射，再重新指定该表项为用户自定义的中断服务例程函数即可。

3 ARM Coretex-M0+ 非内核模块中断编程结构

M0+中断结构原理图如图1所示。由模块中断源、中断控制器（NVIC）和M0+内核组成。其中断过程分为二步，①模块中断源向中断控制器（NVIC）发出中断请求信号。②中断控制器对发来的中断信号进行管理，判断该中断是否允许中断，若允许，通过私有外设总线发送给M0+内核，由内核进行中断处理；如果同时有多个中断信号到来，NVIC根据设定好的中断信号的优先级进行判断，优先级高的中断首先响应，优先级低的中断挂起，压入堆栈保存；如果优先级完全相同的多个中断源同时请求，则先响应IRQ中断号较小的，其他的被挂起[3]。

4 UART接收中断程序实例

本实例实现以下功能：在主函数文件UART1模块首先向PC机发送字符串“Hello World！”，主程序进入主循环闪烁蓝色指示灯，当PC机向串口1发送数时产生中断，执行中断服务程序。中断服务程序程序的功能是：成功接收数据后，马上将该数据回发给PC机。中断处理程序执行完毕后，又回到主程序。KL25中断编程的步骤：在中断底层驱动构件源文件isr.c中，写好中断服务函数 void isr_uart1_re（void）；在中断底层驱动构件头文件isr.h中，将中断服务函数void isr_uart1_re（void）注册到中断向量表中。在UART.C构件中写好串口接收中断使能，初始化函数uart_enable_re_int（uint_8 uartNo）。在主函数文件（main.c）中，调用uart_enable_re_int（uint_8 uartNo）函数，使能串口UART1模块接收中断的功能。

参考文献：

[1] 杨明.Freescale HCS08单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2011：162-168.

[2] 王宜怀.嵌入式技术基础与实践[M].北京：清华大学出版社，2013：124-132.

[3] 王宜怀.基于32位ColdFire构建嵌入式系统[M].北京：电子工业出版社，2009：116-122.