有STM32用戶發(fā)現(xiàn)在操作BASEPRI特殊功能寄存器時(shí)，根本不起作用。比方，它目前配置了幾個(gè)中斷，優(yōu)先級(jí)各不相同，按照STM32CubeMx里的配置分別為2、3、4不等，當(dāng)他在BASEPRI寄存器里寫(xiě)這幾個(gè)數(shù)字中的任意一個(gè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)BASEPRI的數(shù)字始終是0，沒(méi)有任何效果。

我們知道，通過(guò)配置 BASEPRI寄存器非0值來(lái)給系統(tǒng)中的中斷響應(yīng)設(shè)置門(mén)檻，當(dāng)中斷優(yōu)先級(jí)低于某個(gè)級(jí)別時(shí)將不會(huì)得到CPU的響應(yīng)執(zhí)行，也就是說(shuō)只有中斷優(yōu)先級(jí)高于某個(gè)級(jí)別時(shí)才能得到響應(yīng)。下面截圖是來(lái)自ARM CORTEX M4技術(shù)手冊(cè)中有關(guān)BASEPRI寄存器的描述。

從這里可以看到該寄存器的有效配置位有8位，對(duì)其寫(xiě)0無(wú)意義,或者說(shuō)放棄設(shè)置中斷響應(yīng)門(mén)檻功能。在ARMCORTEX-M內(nèi)核系統(tǒng)里，中斷優(yōu)先級(jí)的高低跟表示優(yōu)先級(jí)的數(shù)字大小成相反關(guān)系，即數(shù)字越小的中斷優(yōu)先級(jí)配置值所對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)反而越高。

根據(jù)BASEPRI寄存器的定義，假設(shè)給BASEPRI寫(xiě)數(shù)字5，那就意味著只有中斷優(yōu)先級(jí)高于5的中斷，即中斷優(yōu)先級(jí)的數(shù)字小于5的中斷可以得到響應(yīng),而其它低于優(yōu)先級(jí)5的中斷將會(huì)被屏蔽?！咀ⅲ哼@里說(shuō)的優(yōu)先級(jí)比較最終都體現(xiàn)在搶占優(yōu)先級(jí)上】

另外，在ARM內(nèi)核里關(guān)于每個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)配置寄存器也是8位，并支持字節(jié)訪問(wèn)。

內(nèi)核里還有跟中斷優(yōu)先級(jí)有關(guān)的寄存器，它把中斷優(yōu)先級(jí)配置位分成2部分，用來(lái)分別設(shè)置每個(gè)中斷的組優(yōu)先級(jí)和子優(yōu)先級(jí)，或稱搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，也有稱主優(yōu)先級(jí)和子優(yōu)先級(jí)的，意思都一樣。個(gè)人喜歡中間的術(shù)語(yǔ)。

以上圖優(yōu)先級(jí)分組值【PRIGROUP】等于3為例。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器中的bit0~bit3用作配置該中斷的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，顯然，它的值可以是0到15的任一值。bit4~bit7用來(lái)配置該中斷的強(qiáng)占優(yōu)先級(jí)，同樣它的值也可以是0到15的任一值。若以【PRIGROUP】等于7為例，則所有可配置優(yōu)先級(jí)的中斷只配置響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，不區(qū)分強(qiáng)占優(yōu)先級(jí)，或者說(shuō)搶占優(yōu)先級(jí)都一樣，或者說(shuō)彼此不發(fā)生中斷搶占都一個(gè)意思。所謂中斷搶占即指另一中斷事件打斷正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序而響應(yīng)更高優(yōu)先級(jí)的程序。

上面都基于ARM Cortex-M內(nèi)核的最初設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)的，我們知道,STM32是基于ARM內(nèi)核添加ST的外設(shè)而成，ST在設(shè)計(jì)芯片的中斷優(yōu)先級(jí)這個(gè)地方，在AMR核的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上做了些針對(duì)性的調(diào)整，涉及中斷優(yōu)先級(jí)的寄存器的有效控制位由8位變成4位，且僅使用高4位，低4位變成保留位。【下圖來(lái)自STM32Cortex M4 編程手冊(cè)。注意紅色下劃線特別說(shuō)明?！?/p>

不難理解，BASEPRI寄存器也會(huì)跟著做了調(diào)整，不然沒(méi)法跟上面調(diào)整過(guò)的中斷優(yōu)先級(jí)寄存器匹配，它也只使用高4位，低4位變保留位。【下圖來(lái)自STM32F4系列編程手冊(cè)】

當(dāng)然，關(guān)于優(yōu)先級(jí)分組的控制寄存器的內(nèi)容也做了相應(yīng)調(diào)整，即針對(duì)優(yōu)先級(jí)寄存器的高4位來(lái)劃分搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)的配置。詳見(jiàn)下圖：

把上圖的各種優(yōu)先級(jí)分組配置變得更直觀點(diǎn)就是下圖的樣子。綠色用于配置搶占優(yōu)先級(jí)，黃色用于配置響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，灰色保留位，一共有5種可能的分組情形。

聊到這里，我們得知每個(gè)可配置的STM32片內(nèi)中斷，都有一個(gè)8位優(yōu)先級(jí)配置寄存器與之對(duì)應(yīng)，且只用到高4位。我們接著看看開(kāi)篇的問(wèn)題。目前STM32的有關(guān)中斷配置如下圖所示【使用STM32CubeMx工具進(jìn)行】：

這里優(yōu)先級(jí)分組選擇的是將優(yōu)先級(jí)的4位控制位全部用作搶占優(yōu)先級(jí)的配置，響應(yīng)優(yōu)先級(jí)都一樣，即不做特別配置。那么上圖中SYSTICK/TIM2/TIM3/TIM4的中斷的搶占優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)0、2、3、4其實(shí)是站在中斷優(yōu)先級(jí)寄存器的高4位而言的，那么放到整個(gè)8位優(yōu)先級(jí)寄存器來(lái)看的話，他們的優(yōu)先級(jí)應(yīng)該是0x00,0x20,0x30,0x40【其實(shí)，低4位值是多少無(wú)關(guān)緊要，反正無(wú)效位】。

前面提過(guò)了，現(xiàn)在BASEPRI寄存器也只用到高4位，低4位保留。顯然，如果在給BASEPRI寄存器賦值時(shí)按照基于高4位得到數(shù)字往里面寫(xiě)的話肯定都是無(wú)效的。

比方，我們期望在主程序里將上面TIM2/TIM3/TIM4的幾個(gè)中斷都屏蔽掉，若代碼像下面截圖里這樣寫(xiě)肯定達(dá)不到目的。我這里開(kāi)啟了TIM2/TIM3/TIM4的周期性更新中斷?！颈疚拇a編譯、調(diào)試基于ARM MDK IDE】

經(jīng)過(guò)測(cè)試也的確沒(méi)有達(dá)到目的。我寫(xiě)__set_BASEPRI(2)的本意是想屏蔽掉那幾個(gè)定時(shí)器的中斷響應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)根本沒(méi)作用。BASEPRI寄存器也沒(méi)正確寫(xiě)入，因?yàn)閿?shù)據(jù)2只能寫(xiě)到BASEPRI寄存器的低4位，這幾位恰好是無(wú)效位。不難理解，當(dāng)我們改寫(xiě)成__set_BASEPRI(0x20)時(shí)就可以達(dá)到目的了。

此時(shí)，BASEPRI被正確寫(xiě)入，TIM2/TIM3/TIM4的中斷不能得到響應(yīng)，倒是SYSTICK中斷可以不被影響地得到響應(yīng)，因?yàn)樗膬?yōu)先級(jí)是0，BASEPRI的配置屏蔽不了它。也就是說(shuō)，通過(guò)配置BASEPRI寄存器來(lái)設(shè)置中斷響應(yīng)門(mén)檻的話，是阻止不了優(yōu)先級(jí)為0或更高優(yōu)先級(jí)的中斷的響應(yīng)的。如果對(duì)BASEPRI寫(xiě)0表示放棄其設(shè)置的中斷門(mén)檻的功能。

如果希望對(duì)包括0優(yōu)先級(jí)在內(nèi)的所有可配置中斷進(jìn)行關(guān)閉或屏蔽，能否做得到呢？若可以，如何操作？

STM32芯片里的中斷如果按中斷源是來(lái)自ST外設(shè)還是ARM核處理器可以分為異常和中斷，比方下圖中灰色部分的就是異常，其它為中斷?！窘貓D來(lái)自STM32G4系列參考手冊(cè)】

平常我們統(tǒng)稱二者為中斷，不做區(qū)分。如果說(shuō)把所有中斷按其優(yōu)先級(jí)是否可以配置，又可以將中斷分為優(yōu)先級(jí)固定和優(yōu)先級(jí)可配置的中斷。其中，優(yōu)先級(jí)固定的中斷在上面表格中都明確標(biāo)示了fixed字樣，優(yōu)先級(jí)可配置的都加注了settable字樣。結(jié)合前面提到的優(yōu)先級(jí)寄存器的特性，可配置的優(yōu)先級(jí)是不會(huì)高于0級(jí)，即配置的數(shù)字不會(huì)小于0的。

若我們期望對(duì)所有可配置中斷進(jìn)行關(guān)閉或屏蔽，可以操作另一個(gè)叫PRIMASK的寄存器，它只有1位有效控制位。

我們通過(guò)對(duì)PARMASK寫(xiě)1，令CPU對(duì)所有優(yōu)先級(jí)可配置的中斷不做響應(yīng)；若對(duì)其寫(xiě)0表示放棄屏蔽功能。比方，我們還是接著前面的演示代碼來(lái)看看效果。

這時(shí)，前面提到的4個(gè)定時(shí)器中斷都不能得到響應(yīng)了，雖打了斷點(diǎn)但過(guò)不去。我們還可以借助調(diào)試工具看到這幾個(gè)中斷的響應(yīng)情況【SYSTICK位置離得遠(yuǎn)，單獨(dú)截取后插進(jìn)圖中的】。

對(duì)于上圖的部分信息我這里稍微解釋下。

圖形上方的字母E、P、A是下方Eable/Pending/Active單詞的首字母。Enable表示相應(yīng)中斷是否在NVIC端得到響應(yīng)允許；Pending表示中斷等待CPU的執(zhí)行；Active表示中斷服務(wù)程序正在被執(zhí)行。從圖中可以看出，SYSTICK/TIM2/TIM3/TIM4的中斷響應(yīng)都雖得到允許，但都處于Pending期待執(zhí)行狀態(tài)。既然沒(méi)有得到執(zhí)行，Active位自然也是0。

上圖中優(yōu)先級(jí)的數(shù)字顯然是按照高4位結(jié)合優(yōu)先級(jí)分組后來(lái)看的，那個(gè)S表示SubPriority的意思。為了看得更清晰點(diǎn)，我不妨將優(yōu)先級(jí)分組采用下面的做法重新配置下，保持原搶占優(yōu)先級(jí)都不動(dòng)，增加1位響應(yīng)優(yōu)先級(jí)【即子優(yōu)先級(jí)】配置。目前4位優(yōu)先級(jí)配置位拆分為3位搶占優(yōu)先級(jí)配置位和1位響應(yīng)優(yōu)先級(jí)配置位。當(dāng)前測(cè)試代碼也保持不動(dòng)。

顯然，上圖中的搶占優(yōu)先級(jí)編號(hào)2、3、4是站在分組后的高3位單獨(dú)來(lái)看的，響應(yīng)優(yōu)先級(jí)是站在分組后剩下的1位單獨(dú)來(lái)看的。如果我們把兩類優(yōu)先級(jí)的配置合在高4位一起看，優(yōu)先級(jí)數(shù)字應(yīng)該分別是十進(jìn)制數(shù)1、5、6、9。【這個(gè)地方要弄清楚，否則下面調(diào)試結(jié)果看不明白?！?/p>

基于前面測(cè)試代碼和現(xiàn)有配置，我們看看運(yùn)行后的中斷響應(yīng)情況。

剛才雖然調(diào)整了優(yōu)先級(jí)的分組配置，但這幾個(gè)中斷的搶占優(yōu)先級(jí)都沒(méi)改變，所以在PRIMASK為1的情況下都不能得到響應(yīng)。我們可以發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)站在高4位的角度來(lái)看而得出的優(yōu)先級(jí)數(shù)字跟我上面分析的基本一致，除了SYSTICK的。

按理此時(shí)此處SYSTICK的優(yōu)先級(jí)應(yīng)該是1而不是0。為什么會(huì)這樣呢？原因就在于我基于CubeMx組織的代碼，這個(gè)過(guò)程中如果使用SYSTICK做庫(kù)代碼的TICK時(shí)鐘，其中斷優(yōu)先級(jí)的配置使用默認(rèn)配置，沒(méi)有理睬CubeMx這邊針對(duì)它子優(yōu)先級(jí)的配置。Cube庫(kù)在配置SYSTICK優(yōu)先級(jí)時(shí)，默認(rèn)使用全部4位用作搶占優(yōu)先級(jí)的配置，同時(shí)將子優(yōu)先級(jí)配置為0。當(dāng)然，我們可以針對(duì)性地調(diào)整來(lái)適應(yīng)我們的需求。主要是下面這個(gè)weak特性的初始函數(shù)，我們可以手動(dòng)修改這個(gè)函數(shù)里關(guān)于中斷優(yōu)先級(jí)的配置。

關(guān)于使用PRIMASK屏蔽所有可配置中斷的做法還有其它等效動(dòng)作，比如使用CPSID指令和CPSIE指令或調(diào)用相關(guān)CMSIS函數(shù)。【參見(jiàn)下圖】

它們的作用一樣，也就是我們平常所說(shuō)的開(kāi)、關(guān)總中斷，準(zhǔn)確點(diǎn)說(shuō)是屏蔽所有優(yōu)先級(jí)可配置中斷的響應(yīng)或者放棄屏蔽功能。對(duì)于開(kāi)、關(guān)總中斷的說(shuō)法，從實(shí)現(xiàn)屏蔽效果來(lái)看勉強(qiáng)可以說(shuō)能關(guān)總中斷。但整體上講，個(gè)人覺(jué)得這個(gè)說(shuō)法不太合適，還很容易給人帶來(lái)誤解，頗具誤導(dǎo)性。其實(shí)，不論是操作PRIMASK還是BASEPRI寄存器，并沒(méi)有對(duì)被屏蔽中斷的原有參數(shù)和配置做任何改變。即那些暫時(shí)被屏蔽的中斷的中斷響應(yīng)允許位、中斷請(qǐng)求使能位、中斷觸發(fā)事件等都不會(huì)因?yàn)闀簳r(shí)的被屏蔽而發(fā)生改變。打個(gè)形象而不是特別貼切的比方。當(dāng)你開(kāi)著豪車愉快地跑在某條道上，聽(tīng)著歌哼著曲。突然前方有交警在對(duì)道路做臨時(shí)管制，你和其它一干人車都被攔停下來(lái)。原因是有一行高級(jí)別的人物要保障優(yōu)先通行。你等雖被攔停下來(lái)，既沒(méi)人說(shuō)你無(wú)證駕駛、也沒(méi)人告知你無(wú)權(quán)走這條道，證照都在，行路權(quán)也有，就是此刻級(jí)別不夠。一旦放行，你依然可以一如既往地行使。

我倒覺(jué)得ARM技術(shù)手冊(cè)提到的優(yōu)先級(jí)提升更好理解和接受些。即通過(guò)對(duì)BASEPRI、PRIMASK這些寄存器編程提升當(dāng)前執(zhí)行程序的優(yōu)先級(jí)，使得低于當(dāng)前優(yōu)先級(jí)的中斷暫時(shí)得不到響應(yīng)。適當(dāng)時(shí)候放棄優(yōu)先級(jí)升級(jí)功能，恢復(fù)原狀。

可能有人知道，還有個(gè)可以關(guān)閉或屏蔽優(yōu)先級(jí)高至-1級(jí)的HardFault異常的控制寄存器，就是FAULTMASK，也是1位有效位，操作跟PRIMASK類似。有興趣的話，可以自行進(jìn)一步研究下。

審核編輯：湯梓紅