本文詳細介紹Cortex-M3中斷優(yōu)先級相關知識。

1、什么是異常和中斷

凡是打斷程序順序執(zhí)行的事件都稱為異常(exception)，比如HardFault，外部中斷等。所以中斷也可以說是異常的一種。其實這也很好理解，因為程序執(zhí)行不外乎正常和異常而已，所以打擾程序正常運行流程的事件都可以叫異常。

2、Cortex-M3異常類型

包括系統(tǒng)異常(異常編號1-15)和外部中斷(異常編號16往上)，系統(tǒng)異常在Cortex-M3內(nèi)核中，由ARM設計，芯片廠商都會實現(xiàn)，外部中斷最多可以有240個，由芯片生產(chǎn)廠家決定數(shù)量種類，比如UART，DMA等中斷。Reset(-3)、NMI(-2)、HardFault(-1)這三個異常優(yōu)先級都是負數(shù)且固定不變，優(yōu)先級高于其他異常，除了這三個異常之外其他異常優(yōu)先級都是可以編程的。

3、什么是中斷搶占

在執(zhí)行低中斷優(yōu)先級中斷函數(shù)時，高優(yōu)先級中斷到來，低優(yōu)先級中斷被打斷，執(zhí)行高優(yōu)先級中斷，高優(yōu)先級中斷執(zhí)行完后回到低優(yōu)先級中斷繼續(xù)執(zhí)行。高優(yōu)先級中斷搶占了低優(yōu)先級中斷。如下圖所示：

4、什么是搶占優(yōu)先級和子優(yōu)先級

每個中斷優(yōu)先級都包含兩個部分，一部分稱作搶占優(yōu)先級，另一部分稱作子優(yōu)先級。以下來詳細說明以下兩個優(yōu)先級的含義。

1)搶占優(yōu)先級不同

具有高搶占優(yōu)先級的中斷能夠搶占低搶占優(yōu)先級的中斷，也就是上面提到的中斷嵌套。

2)搶占優(yōu)先級相同，子優(yōu)先級不同

當兩個中斷的搶占優(yōu)先級設置為相同級別時，這兩個中斷不會出現(xiàn)中斷嵌套。如果其中一個中斷正在執(zhí)行時，另外一個中斷到來，后來的中斷將會等到前一個中斷執(zhí)行完才能執(zhí)行。如果這兩個中斷都處在等待響應狀態(tài)，執(zhí)行條件到來時，首先響應子優(yōu)先級高的中斷。

3)搶占優(yōu)先級相同，子優(yōu)先級也相同

這種情況也不會出現(xiàn)中斷嵌套，內(nèi)核將會按照向量表中的排位選擇，優(yōu)先執(zhí)行靠前的異常。比如Pend SV和Systick兩個中斷優(yōu)先級都設置為相同，如果兩個中斷同時到來，優(yōu)先執(zhí)行PendSV，因為它的排序靠前，見上面向量表。

5、什么是優(yōu)先級分組

在Cortex-M3內(nèi)核中最多使用8Bit來表示中斷優(yōu)先級，在這8Bit中一部分用來表示搶占優(yōu)先級，一部分用來表示子優(yōu)先級，這兩種優(yōu)先級到底各占用幾位，是由內(nèi)核寄存器AIRCR(應用程序中斷及復位控制寄存器)決定的，這個寄存的Bit8-Bit10代表了優(yōu)先級分組，共3位，設置這三3位，可以改變優(yōu)先級分組，如下幾種組合：

000 高7位搶占優(yōu)先級，低1位子優(yōu)先級

001 高6位搶占優(yōu)先級，低2位子優(yōu)先級

010 高5位搶占優(yōu)先級，低3位子優(yōu)先級

011 高4位搶占優(yōu)先級，低4位子優(yōu)先級

100 高3位搶占優(yōu)先級，低5位子優(yōu)先級

101 高2位搶占優(yōu)先級，低6位子優(yōu)先級

110 高1位搶占優(yōu)先級，低7位子優(yōu)先級

111 高0位搶占優(yōu)先級，低8位子優(yōu)先級

另，Cortex-M3內(nèi)核要求最多使用8Bit來表示中斷優(yōu)先級，但是很多芯片廠商為了簡化設計都會進行裁剪，比如STM32只用4位表示優(yōu)先級。