单片机--中断实验
一、处理器的处理模式：
举例：
cortex-M核的工作模式：
异常模式、线程模式
cortex-A核的工作模式
ARM-V7架构设计的A核的工作模式：
非特权模式：user模式
特权模式：
非异常模式：sys模式
异常模式：IRQ(普通异常中断模式)、FIQ(快速中断异常模式)、SVC(超级管理异常模式)、ABT(终止访问模式)、UDF(未定义模式)
ARM-V8架构设计的A核的工作模式：MON（安全监管模式）HYP(虚拟化技术模式)
二、异常处理流程
1、基本思路：
1、按下key1，打断while中的逻辑（while（1）{执行获取空气温度湿度数值并打印在串口工具上}）
2、cpu自动保存现场
3、key1对应的函数（如果按下按键，LED1点亮；如果按键抬起，LED1熄灭）
4、程序员手动恢复现场
2、异常源
异常源是指触发处理器执行异常事件对应的处理逻辑的集合
异常源下支持很多异常事件
异常模式 | 异常源 | 异常源下的异常事件举例 |
IRQ模式 | 一系列触发处理器进入IRQ模式的异常源 | 普通按键中断、硬件定时器中断.... |
FIQ模式 | 一系列触发处理器进入FIQ模式的异常源 | 内核中产生的中断、高优先级的中断..... |
SVC模式 | 复位异常源 | 上电复位、按键复位 |
软中断异常源 | swi执行软中断指令 | |
ABT模式 | 数据中止访问异常源 | 非法访问/使用没有权限的数据 |
指令中止访问异常源 | 汇编指令格式错误、汇编指令访问的空间没有权限 | |
UDF模式 | 未定义异常源 | 指令/变量未定义过 |
1、5种异常模式应对了7种异常源
2、每种异常模式下存在很多异常事件（异常源就是很多异常事件的集合）
3、SVC模式下复位异常源的优先级等级最高，处理器优先处理
2/1自动保存现场（CPU自动完成）
自动保存现场需要做4件事（4大步3小步）：
1、将CPSR寄存器中的值保存到SPSR_<MODE>寄存器中
2、修改CPSR寄存器中的位：
2.1修改CPSR的I位/F位（作用：选择是否屏蔽IRQ模式/FIQ模式）
2.2修改CPSR的T位（作用：选择是否使用ARM汇编指令集/Thumb汇编指令集）
2.3修改CPSR的M位（作用：进入到对应的异常模式下）
3、将函数返回地址保存到LR寄存器中
4、PC会指向异常向量表
2/2手动恢复现场（程序员手动完成）
将SPSR_<MODE>寄存器中的值恢复给CPSR寄存器。
将LR寄存器中的值赋给PC寄存器
2/3异常向量表
异常向量表：就是异常源的集合
当产生异常事件后，处理器会检测属于哪个异常源，异常源有各自的内存空间地址，由处理器寻址查找。
异常向量表占32个字节的内存空间，每种异常源分配4个字节的空间，还有4个字节空间作为保留。
引入异常向量表的原因：
由于异常触发后，最终需要执行异常处理函数；
函数，当开发板/系统上电复位后，函数的地址、参数的地址、变量的地址可能会发生改变;
cpu 无法知道变化后的地址；
需要固定一片内存空间地址，用于引导CPU找到最后的异常处理函数；
ARM 公司开发并生产内核，固定一片32个字节的地址空间，专门用于存放各个异常源的地址，即异常向量表
2/4 基本思路
1、按键中断触发 main函数（while（1）{执行获取空气温度湿度数值并打印在串口工具上}）
2、自动保护现场（异常向量表）
3、IRQ异常源对应的异常函数（按键/定时器/ 串口 中断异常处理函数接口）
4、接口对应的按键中断异常处理函数
2/5汇编代码模拟异常处理流程
.text .global _start _start: @ 构建异常向量表b reset_handlerb undefined_handlerb swi_handlerb prefetch_handlerb data_handlerb . @ 占4个字节空间操作b irq_handlerb fiq_handlerreset_handler:@ 为SVC模式下的SP寄存器给定一个内存空间地址ldr sp, =0x40000820@ 从SVC模式切换到User模式下，执行用户代码msr cpsr, #0xD0@ 用户代码，以下相当于main函数mov r0, #0x1mov r1, #0x2@ 软中断异常事件触发@ swi 2这条汇编指令执行完毕后，需要看到的效果@ 1、CPSR寄存器中的值是否被保存到SPSR寄存器中@ 2、CPSR寄存器中的值是否被改变（IFTM位）@ 3、LR寄存器中是否保存函数的返回地址@ 4、PC是否指向异常向量表中软中断异常源的地址swi 2add r2, r1, r0undefined_handler:swi_handler:@ 压栈保存现场，保存局部变量和函数返回地址stmfd sp!, {r0-r1, lr}@ 软中断异常源下第一个异常事件的处理函数mov r0, #0xffmov r1, #0xeeadd r2, r1, r0@ 出栈恢复现场，恢复局部变量和函数返回地址@ 还需要恢复SPSR寄存器中的值给到CPSR寄存器@ ^的作用：用于将SPSR寄存器中的值赋值给CPSR寄存器ldmfd sp!, {r0-r1, pc}^prefetch_handler:data_handler:irq_handler:fiq_handler:stop: b stop
.end 
当CPU执行逻辑，跳转到异常向量表。
CPU仅仅能识别异常向量表中，对应的异常源的固定地址，根据固定地址跳转。
三、分析按键电路图
key1-pc9
key2-pc8
key3-pc5
四、分析芯片手册
EXTI：外部中断和事件控制器
NVIC：嵌套向量中断控制器
嵌套：中断的嵌套，中断具备优先级等级，高优先级等级的中断信号可以打断低优先级的中断的信号。
向量：所有异常中断由异常向量表统一管理
使用cortex-M核（MCU），中断处理一般使用EXIT + NVIC 来实现
使用cortex-A核（MPU），中断处理一般使用EXTI +GIC(GICC+CPID) 来实现
了解
GIC（Generic Interrupt Controller，通用中断控制器）
GICC（Generic Interrupt Controller CPU Interface，通用中断控制器 CPU 接口）：它是 GIC 架构中与 CPU 核直接交互的部分，负责将中断信号从 GIC 的分发器（GICD）传递到 CPU 核。
CPID（Component Part ID，组件部件 ID）：它是 GIC（包括 GICC）内部的一个标识寄存器，用于标识硬件组件的版本和型号信息。
GICC 是 GIC 中连接 CPU 核的 "桥梁"，而 CPID 是 GICC 硬件的 "身份标识"，用于软件识别硬件版本。