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MSP430中断原理分析

发布时间:2020-12-28 发布时间:
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    中断很大程度上体现了一款单片机的性能,从这一点将MSP430在中断方面做得很不错,主要是提供了非常丰富的中断源,基本的有IO中断,定时器中断和一些接口中断(SPI,UART,I2C)等等。


    现在我就谈谈关于MSP430中断的一些特性,主要是在项目经历中感觉比较有用的问题,跟大家分享下。


    第一,MSP430中断的优先级。
    MSP430支持中断优先级,但是优先级的高低怎么获知呢?它的用手手册上有个很有意思的说法,我原文引用过来“The nearer a module is to the CPU/NMIRS, the higher the priority”,翻译过来就是说离CPU/NMIRS越近,优先级就越高。那我们怎么知道那个模块离CPU近啊,看datasheet给的框图?总觉得这不可能让一个做电子的人放心,比如框图在中距CPU一样进,那怎么区分呢?所以我们有另外一个更可靠的办法,IAR为每一款型号的430都提供了对应的头问题,只靠看中断向量地址就可以知道了。430的中断向量表从地址值0xFFC0开始至0XFFFF结束,一共有32个表项(每个中断向量对应2byte),0XFFCO对应的中断向量的优先级是最顶的,0XFFFE对应的中断向量的优先级是最高的,也就是从0xFFCO开始至0xFFFF,32个中断优先级由低至高。这样就很容易弄清楚各中断的优先级了。


    第二,MSP430中断的响应过程。
    首先,当然是中断发生对应的标志为置1。这个时候的过程我详述下,其实是翻译的用户手册但是还是了解下好。


    1.CPU会执行完当期的指令。
    2.指向下一条指令的PC被压栈。
    3.状态寄存器SR压栈。
    4.选择最好优先级的中断进行服务。
    5.单源中断的中断标志位会被自动清零,这个地方需要小心下P1,P2这样的中断标志位不会自动清零,因为P1、P2的IO中断属于多源中断,就是说P1或者P2的8个IO对应到了一个中断向量上,单片机知道是P1或者P2发生了中断,无论是P1的哪一个IO发生的都会指向P1的中断向量,P2也是一样的,所以需要在代码中手动清零。

    6.状态寄存器SR被清零,将会终止任何低功耗状态,并且全局中断使能被关闭(GIE)。这个地方与51很是有些不同,430响应了中断后会关闭全局中断使能,不会响应任何其他的中断包括优先级高的,就是说默认状态下是没有中断嵌套的,若用到中断嵌套的话需要使用_EINT()打开全局中断。
    7.中断向量被装载到PC,开始执行中断服务函数。


    以上是整个中断的接收过程,比较重要的地方我用彩色字体标出了。


    中断返回就相对简单些,中断服务函数会由RETI这条指令返回,SR被弹出,单片机恢复到中断前的状态,PC也被弹出,继续执行指令。


    第三,开中断和中断服务函数。
    这个是让我在项目中纠结过的地方,也请各位小心。
    MSP430一旦开了外设的中断,比如SPI的接收中断。
    在SPI的接收中断被使能,单片机一旦发现SPI接收标志置位,就会装载中断向量,但是我们如果没有用到SPI的接收中断,会怎样呢?由于没用到,所有就没有写SPI接收中断的服务函数,此时中断向量里指向中断服务函数地址值是啥?是全0。CPU从0-01FFh取指令,只会发生一件事。PUC,上电清零。接着PC会装载0xFFFE中断向量的内容,也就是复位向量,程序会跳转到给IAR我们做的启动代码。程序再往下执行会执行到我们编写的代码的main()的第一句。这样悲剧就诞生了,荡机了!!!!


   所以我在这希望初学430的朋友对于中断,未使用的就不要使能。使能的就一定要写中断服务函数,哪怕是空函数!


    1.中断嵌套,优先级 

    430总中断的控制位是状态寄存器内的GIE位(该位在SR寄存器内),该位在复位状态下,所有的可屏蔽中断都不会发生响应。可屏蔽中断又分为单中断源和多中断源的。单中断源的一般响应了中断服务程序中断标志位就自动清零,而多中断源的则要求查询某个寄存器后中断标志位才会清零。由于大多数人接触的第一款单片机通常是51,51单片机CPU在响应低优先级的中断程序过程中若有更高优先级的中断发生,单片机就会去执行高优先级,这个过程已经产生了中断嵌套。而430单片机则不同,如果在响应低优先级中断服务程序的时候,即使来了更高优先级的中断服务请求,430也会置之不理,直至低优先级中断服务程序执行完毕,才会去响应高优先级中断。这是因为430在响应中断程序的时候,总中断GIE是复位状态的,如果要产生类似51的中断嵌套,只能在中断函数内再次置位GIE位。 


    2.定时器TA 
    TimerA有2个中断向量。TIMERA0,TIMERA1 
    TIMERA0只针对CCR0的计数溢出 
    TIMERA1再查询TAIV后可知道是CCR1,还是CCR2,亦或TAIFG引起的,至于TAIFG是什么情况下置位的,则要看TA工作的模式 具体看用户手册。还有一点TA本身有PWM输出功能,无须借用中断功能。在这个问题上经常出现应用弯路的是如何结合TA和AD实行定时采样的问题,很多人都是在TA中断里打开AD这样来做。这是不适宜的,因为430 的ADC10,ADC12(SD16不熟悉,没发言权)模块均有脉冲采样模式和扩展采样模式。只要选择AD是由TA触发采样,然后把TA设置成PWM输出模式,当然输出PWM波的都是特殊功能脚,但是在这里它是不需要输出的,所以引脚设置不必理会。值得关心的就是PWM的频率,也就是你AD的采样率。 


    3.看门狗复位 
    看门狗有2种工作模式:定时器 ,看门狗 
定时器工作模式下WDTIFG在响应中断服务程序有标志位自动复位,而在看门狗模式下,该标志位只能软件清零。但是怎么判断复位是由于WDT工作在看门狗模式下的定时溢出引起的,还是看门狗写密钥错误引起的呢?……………………………… 
答案是没有方法,至少我没见过有什么方法,也没见过周边的人有什么方法。若有人知道方法谢谢分享。 


    4.经常有人会问这个语句的MOV.B  #LPM0,0(SP)的作用。假如你在进入中断函数之前,430是在LPM0下待机,若要求执行完中断函数之后进入LPM3待机,在中断函数里写MOV.B  #LPM3,SR是无效的。因为在进入中断时430会把PC,SR压栈,( SR内保存着低功耗模式的设置)即使你写了MOV.B  #LPM3,SR,在退出中断出栈时SR会被重新设置成低功耗0,要达到这样的目的,只能更改堆栈内SR的设置:MOV.B  #LPM0,0(SP)。 


    5中断向量: 
    430的中断向量是FFE0H—FFFFH,一共32个字节也就是FLASH的最后一段,430的FLASH有大有小,但是最后地址肯定是FFFFH(大FLASH超过64K的除外)所以它们的起始地址是不一样的,而一般IAR默认编译都是把程序放在FLASH开始的位置(不包括信息段)。 
有个值得弄清楚的问题是:什么是中断向量?中断向量实际就是保存中断函数入口地址的存储单元空间。就像FFFEH+FFFFH这2个字节是复位中断向量,那么它存储的就是主函数在FLASH内的起始地址,假如主函数保存在以0x1100为起始地址的FLASH块内 ,那么你会发现FFFFH 内保存的是0x11, FFFE内保存的是0x00.其他什么TimerA,ADC12,所有的都一样。只是你每次写的程序长短不一,中断函数放的位置不一样。IAR编译器都会给你定好,然后在你用JTAG烧写程序的时候,把这个地址,烧写到相应的中断向量。因为中断函数所处地址可以由用户自定义,也可以让IAR自动编译,所以这个地址除了源代码开发人员知道,其他人是不知道的,BSL就是应用这32个字节的中断向量内的内容的特殊性设置的密码。但是有几个东西在430是不变的,就是触发中断的条件满足后,它到哪个地方去寻址中断服务函数的入口地址,是TI 在做430时就固化好,定死的。比方说上电复位的时候,它知道去FFFE,FFFF单元找地址,而不去FFE0,FFE2找地址,这个映射关系是430固化不变的。可有的时候你就是需要改变“中断向量”,这怎么办?430FLASH程序自升级里有时就会碰到这个问题,方法是在430原来默认的中断向量表内做一个跳转操作,同样以上电复位为例: 
ORG  0x2345 
PowerReset: mov.w  &0xFCFE,PC 
………………………… 
………………………… 
ORG  0xFFFE 
DW   PowerReset 


    这样的话0xFCFE就相当是0xFFFE的映射了。这个在430程序自升级的TI应用报告里就有。

关键字:MSP430  中断原理

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