Cortex-M3抢占优先级与子优先级解析

"抢占优先级与子优先级-Cortex-M3学习小结" 在Cortex-M3微控制器中，中断管理是系统设计中的关键部分。为了实现更精细的中断优先级控制，Cortex-M3引入了抢占优先级和子优先级的概念。这允许系统在处理中断时具有更高的灵活性和响应速度，尤其是在复杂嵌入式应用中。 抢占优先级是决定哪个中断可以在另一个中断处理过程中中断它的关键。在Cortex-M3中，通过NVIC（Nested Vector Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器）进行管理。NVIC的一个重要寄存器是"应用程序中断及复位控制寄存器"，其中包含一个"优先级组"位段。这个位段的设置决定了中断优先级的划分方式，将256级的中断优先级分成抢占优先级和子优先级两部分。 假设我们只使用3个位（[7:5]）来表示优先级，并且优先级组的值设定为5，这意味着最高的4位（抢占优先级）用来区分不同的中断级别，而剩余的2位（子优先级）用于在同级别的中断之间再进行细分。这样，每个抢占优先级内部就可以有2个子优先级，总共可以定义16个不同的中断优先级组合。 中断发生时，具有更高抢占优先级的中断可以中断当前正在执行的较低优先级中断。而子优先级则用于在抢占优先级相同的中断之间决定执行顺序，一旦一个中断开始处理，相同抢占优先级的其他中断将被禁止，直到当前中断处理完毕。 Cortex-M3的操作模式和特权级别也非常重要。处理器有两种主要模式：线程模式和处理程序模式。线程模式用于正常程序执行，可以是特权级或用户级。处理程序模式用于中断处理，始终处于特权级。在复位后，处理器默认进入线程模式的特权级。 Cortex-M3的寄存器组包括通用寄存器R0-R15和特殊功能寄存器。通用寄存器R0-R12最为常用，但大多数16位指令仅能访问R0-R7。R13作为堆栈指针，有主堆栈指针（MSP）和进程堆栈指针（PSP）两种，分别在不同场景下使用。R14是连接寄存器（LR），在子程序调用时保存返回地址。R15则是程序计数器（PC），用于指示下一条要执行的指令地址。 此外，Cortex-M3还包括一组程序状态寄存器（PSRs），这些寄存器记录了处理器的状态，如条件码、异常屏蔽和当前运行模式等信息。这些特性使得Cortex-M3在实时性和中断处理能力上比传统的ARM7架构有所提升，更适用于嵌入式系统的开发。 Cortex-M3的抢占优先级和子优先级机制为中断处理提供了更强大的控制，同时其操作模式、寄存器组和程序状态寄存器等设计进一步增强了处理器的性能和灵活性。这对于开发基于Cortex-M3的LPC1768、STM32等微控制器的系统来说，是理解和优化中断处理的关键。