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技術(shù)專(zhuān)題
單片機開(kāi)發(fā)中斷ISR的原因和條件
單片機開(kāi)發(fā)中斷的ISR與其他用戶(hù)軟件程序不同，屬于特殊的功能類(lèi)別。原因如下：
1. 單片機開(kāi)發(fā)中斷的ISR必須是無(wú)效類(lèi)型的無(wú)參數傳遞函數，不可見(jiàn)參數沒(méi)有返回值；
2. 單片機開(kāi)發(fā)中斷ISR運行時(shí)間必須盡可能短，以確保外設中斷的實(shí)時(shí)性能；
3. 單片機開(kāi)發(fā)中斷ISR是由硬件外設而不是其他函數調用觸發(fā)的，其運行時(shí)序具有隨機不確定性和硬件實(shí)時(shí)性
在中斷的ISR中需要完成以下工作
1. 處理外設中斷事件，例如定時(shí)計數，通信外設RX數據接收或MCU??數據緩沖區填充；
2. 清除引起中斷請求的外設中斷標志，以確保外設不會(huì )由于中斷ISR操作而丟失下一個(gè)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(shí)時(shí)性，被中斷的ISR程序應盡可能短，并且在中斷ISR中應放置條件等待語(yǔ)句或無(wú)限循環(huán)語(yǔ)句。建議用戶(hù)通常只將關(guān)鍵處理放在中斷的ISR中，而其他相關(guān)的常規工作則在主程序中執行。典型示例（例如CAN數據接收）放置在CAN RX中斷ISR中，并且全局變量通知主程序以執行相關(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)先級是指內核CPU響應硬件外圍設備中斷的順序。當產(chǎn)生不同的硬件外設中斷時(shí)，中斷優(yōu)先級高的外設首先由內核執行；
中斷嵌套意味著(zhù)外圍中斷具有不同的優(yōu)先級。當CPU響應低優(yōu)先級中斷時(shí)（即，運行中斷ISR時(shí)），將打開(kāi)CPU全局中斷。如果到達更高優(yōu)先級的中斷，則CPU具有響應高優(yōu)先級中斷而停止當前中斷處理區域的能力，可確保高優(yōu)先級任務(wù)外設對實(shí)時(shí)條件作出響應：
總結一下中斷嵌套的必要條件：
1. 不同的外設中斷源必須具有不同的優(yōu)先級
單片機開(kāi)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的外設中斷具有8個(gè)優(yōu)先級設置，而Qorivva MPC56xx系列MCU的外設中斷具有16個(gè)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。根據外圍任務(wù)的重要性，需要為相應的外圍設備配置不同的優(yōu)先級。
2. 必須在中斷ISR中打開(kāi)CPU全局中斷
推送中斷時(shí)，幾乎所有嵌入式MCU都會(huì )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(hù)必須在可嵌套的外設中中斷ISR。手動(dòng)打開(kāi)CPU的全局中斷。
下圖顯示了S12核心CPU中斷堆棧過(guò)程，按下CCR?寄存器，關(guān)閉全局中斷處理，箭頭中的紅色圓圈，硬件設置了I-BIT（禁用I位外設中斷），S-BIT（禁止），低功耗指令STOP）和X位（禁止XIRQ中斷）（注：此過(guò)程是用戶(hù)無(wú)法控制且不可中斷的“原子”操作）
需要根據特定任務(wù)確定打開(kāi)全局中斷的時(shí)間。通常建議打開(kāi)中斷ISR，并清除當前的外設中斷標志。
請注意，在某些先進(jìn)的MCU（例如Qorivva MPC56xx和基于ARM Cortex M4F內核的第一款汽車(chē)級MCU）中，S32K系列MCU還集成了DMA，它們還可以響應大多數片上外圍中斷，然后在通過(guò)DMA清除中斷標志，然后移動(dòng)外設數據（不寫(xiě)入外設中斷ISR），從而減少了外設中斷CPU的頻率并提高了CPU效率。