2025年Cortex M3 NVIC与中断控制

Cortex M3 NVIC与中断控制

宗旨：技术的学习是有限的，分享的精神是无限的。

一、NVIC概览 ——嵌套中断向量表控制器

NVIC 的寄存器以存储器映射的方式来访问，除了包含控制寄存器和中断处理的控制逻辑之外， NVIC 还包含了 MPU、 SysTick 定时器以及调试控制相关的寄存器。

NVIC 共支持 1 至 240 个外部中断输入（通常外部中断写作 IRQs）。具体的数值由芯片厂商在设计芯片时决定。此外， NVIC 还支持一个“永垂不朽”的不可屏蔽中断（ NMI）输入。

NVIC 的访问地址是 0xE000_E000。所有 NVIC 的中断控制/状态寄存器都只能在特权级下访问。不过有一个例外——软件触发中断寄存器可以在用户级下访问以产生软件中断。所有的中断控制／状态寄存器均可按字／半字／字节的方式访问。

二、中断配置

寄存器	名称	类型	地址	复位值
ICTR	中断控制类型寄存器	只读	0xE000E004	由配置定义
STIR	软件触发中断寄存器	只写	0xE000EF00	—
NVIC_ISER0~NVIC_ISER15	中断置使能寄存器	可读可写	0xE000E100~0xE000E13C	0x00000000
NVIC_ICER0~NVIC_ICER15	中断清使能寄存器	可读可写	0xE000E180~0xE000E1BC	0x00000000
NVIC_ISPR0~NVIC_ISPR15	中断置请求寄存器	可读可写	0xE000E200~0xE000E23C	0x00000000
NVIC_ICPR0~NVIC_ICPR15	中断清请求寄存器	可读可写	0xE000E300~0xE000E2BC	0x00000000
NVIC_IABR0~NVIC_IABR15	中断活跃位寄存器	只读	0xE000E300~0xE000E33C	0x00000000
NVIC_IPR0~NVIC_IPR15	中断优先级寄存器	可读可写	0xE000E400~0xE000E7EC	0x00000000

1、中断的使能与除能（SETENA/CLRENA）

2、中断置请求与清请求（SETPEND/CLRPEND）

如果中断发生时，正在处理同级或高优先级异常，或者被掩蔽，则中断不能立即得到响应。此时中断被悬起。

3、中断活跃位寄存器

ACTIVE寄存器族 0xE000_E300_0xE000_E31C

三、软件中断

软件中断，包括手工产生的普通中断，能以多种方式产生。最简单的就是使用相应的SETPEND寄存器；而更专业更快捷的作法，则是通过使用软件触发中断寄存器STIR

软件触发中断寄存器STIR（地址：0xE000_EF00）

注意：系统异常（ NMI，faults， PendSV等），不能用此法悬起。而且缺省时根本不允许用户程序改动NVIC寄存器的值。如果确实需要，必须先在NVIC的配置和控制寄存器(0xE000_ED14)中，把比特1（USERSETMPEND）置位，才能允许用户级下访问NVIC的STIR。

四、SysTick定时器

SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SysTick异常（异常号： 15）。

Cortex-M3处理器内部包含了一个简单的定时器。因为所有的CM3芯片都带有这个定时器，软件在不同 CM3器件间的移植工作就得以化简。该定时器的时钟源可以是内部时钟（ FCLK， CM3上的自由运行时钟），或者是外部时钟（CM3处理器上的STCLK信号）。不过， STCLK的具体来源则由芯片设计者决定，因此不同产品之间的时钟频率可能会大不相同。因此，需要检视芯片的器件手册来决定选择什么作为时钟源。
SysTick定时器能产生中断， CM3为它专门开出一个异常类型，并且在向量表中有它的一席之地。它使操作系统和其它系统软件在CM3器件间的移植变得简单多了，因为在所有CM3产品间，SysTick 的处理方式都是相同的。

SysTick控制及状态寄存器（地址：0xE000_E010）

SysTick重装载数值寄存器（地址：0xE000_E014）

SysTick当前数值寄存器（地址：0xE000_E018）

SysTick校准数值寄存器（地址：0xE000_E01C）

校准值寄存器提供了这样一个解决方案：它使系统即使在不同的CM3产品上运行，也能产生恒定的SysTick中断频率。最简单的作法就是：直接把TENMS的值写入重装载寄存器，这样一来，只要没突破系统的“弹性极限”，就能做到每10ms来一次 SysTick异常。如果需要其它的SysTick异常周期，则可以根据TENMS的值加以比例计算。只不过，在少数情况下， CM3芯片可能无法准确地提供TENMS的值（如， CM3的校准输入信号被拉低），所以为保险起见，最好在使用TENMS前检查器件的参考手册。

2025年Cortex M3 NVIC与中断控制

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