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技術(shù)專題
單片機開發(fā)中斷ISR的原因和條件
單片機開發(fā)中斷的ISR與其他用戶軟件程序不同，屬于特殊的功能類別。原因如下：
1. 單片機開發(fā)中斷的ISR必須是無效類型的無參數(shù)傳遞函數(shù)，不可見參數(shù)沒有返回值；
2. 單片機開發(fā)中斷ISR運行時間必須盡可能短，以確保外設(shè)中斷的實時性能；
3. 單片機開發(fā)中斷ISR是由硬件外設(shè)而不是其他函數(shù)調(diào)用觸發(fā)的，其運行時序具有隨機不確定性和硬件實時性
在中斷的ISR中需要完成以下工作
1. 處理外設(shè)中斷事件，例如定時計數(shù)，通信外設(shè)RX數(shù)據(jù)接收或MCU??數(shù)據(jù)緩沖區(qū)填充；
2. 清除引起中斷請求的外設(shè)中斷標志，以確保外設(shè)不會由于中斷ISR操作而丟失下一個中斷，并且在中斷退出后CPU可以處理其他任務(wù)；
為了確保中斷的實時性，被中斷的ISR程序應(yīng)盡可能短，并且在中斷ISR中應(yīng)放置條件等待語句或無限循環(huán)語句。建議用戶通常只將關(guān)鍵處理放在中斷的ISR中，而其他相關(guān)的常規(guī)工作則在主程序中執(zhí)行。典型示例（例如CAN數(shù)據(jù)接收）放置在CAN RX中斷ISR中，并且全局變量通知主程序以執(zhí)行相關(guān)的診斷協(xié)議（例如UDS）。
中斷優(yōu)先級和中斷嵌套
中斷優(yōu)先級是指內(nèi)核CPU響應(yīng)硬件外圍設(shè)備中斷的順序。當產(chǎn)生不同的硬件外設(shè)中斷時，中斷優(yōu)先級高的外設(shè)首先由內(nèi)核執(zhí)行；
中斷嵌套意味著外圍中斷具有不同的優(yōu)先級。當CPU響應(yīng)低優(yōu)先級中斷時（即，運行中斷ISR時），將打開CPU全局中斷。如果到達更高優(yōu)先級的中斷，則CPU具有響應(yīng)高優(yōu)先級中斷而停止當前中斷處理區(qū)域的能力，可確保高優(yōu)先級任務(wù)外設(shè)對實時條件作出響應(yīng)：
總結(jié)一下中斷嵌套的必要條件：
1. 不同的外設(shè)中斷源必須具有不同的優(yōu)先級
單片機開發(fā)中某些MCU的中斷優(yōu)先級是固定的且不可配置。例如，S12G系列MCU??具有固定的外設(shè)中斷優(yōu)先級，并且中斷向量地址越高，優(yōu)先級越高。其他MCU的中斷優(yōu)先級可以靈活配置。例如，S12XE系列MCU的外設(shè)中斷具有8個優(yōu)先級設(shè)置，而Qorivva MPC56xx系列MCU的外設(shè)中斷具有16個優(yōu)先級。所有MCU的默認優(yōu)先級都相同，因此需要中斷嵌套。根據(jù)外圍任務(wù)的重要性，需要為相應(yīng)的外圍設(shè)備配置不同的優(yōu)先級。
2. 必須在中斷ISR中打開CPU全局中斷
推送中斷時，幾乎所有嵌入式MCU都會關(guān)閉CPU全局中斷，即默認情況下禁用了中斷嵌套。要啟用中斷嵌套，用戶必須在可嵌套的外設(shè)中中斷ISR。手動打開CPU的全局中斷。
下圖顯示了S12核心CPU中斷堆棧過程，按下CCR?寄存器，關(guān)閉全局中斷處理，箭頭中的紅色圓圈，硬件設(shè)置了I-BIT（禁用I位外設(shè)中斷），S-BIT（禁止），低功耗指令STOP）和X位（禁止XIRQ中斷）（注：此過程是用戶無法控制且不可中斷的“原子”操作）
需要根據(jù)特定任務(wù)確定打開全局中斷的時間。通常建議打開中斷ISR，并清除當前的外設(shè)中斷標志。
請注意，在某些先進的MCU（例如Qorivva MPC56xx和基于ARM Cortex M4F內(nèi)核的第一款汽車級MCU）中，S32K系列MCU還集成了DMA，它們還可以響應(yīng)大多數(shù)片上外圍中斷，然后在通過DMA清除中斷標志，然后移動外設(shè)數(shù)據(jù)（不寫入外設(shè)中斷ISR），從而減少了外設(shè)中斷CPU的頻率并提高了CPU效率。