STM32F4. NVIC

[teplofizik]

NVIC, векторный контроллер прерываний, есть во всех контроллерах на базе ядер Cortex-M, так как он входит в состав ядра. В старых ядрах контроллер прерываний был отдельно и не отличался хорошими характеристиками в плане скорости.
Описывается он подробно в Cortex-M4 Programming Manual.

Он управляет прерываниями от всей периферии и может их сортировать в порядке важности, если сработало сразу несколько. То есть, система прерываний тут многоуровневая. Каждому прерыванию можно назначить свой приоритет. И, кроме того, прерывания могут быть вложенными. Прерывания с более высоким приоритетом могут вытеснить менее приоритетные прерывания.

Есть ряд групп регистров:
NVIC_ISER0-NVIC_ISER7 — маска для разрешения прерываний;
NVIC_ICER0-NVIC_ICER7 — маска для запрещения прерываний;
NVIC_ISPR0-NVIC_ISPR7 — маска для активации заклипрерывания;
NVIC_ICPR0-NVIC_ICPR7 — маска сброса активного прерывания;
NVIC_IABR0-NVIC_IABR7 — флаги активных прерываний;
Плюс отдельно целая пачка регистров, где настраиваются приоритеты: NVIC_IPR0-NVIC_IPR59
И один регистр для программной активации любого прерывания по его номеру: NVIC_STIR.

Маски все устроены одинаково: каждая содержит по 32 флага, к каждому приписано какое-то прерывание. Конкретное распределение по периферии всегда на совести производителя контроллера и даётся в соответствующей литературе по нему.
В нулевом регистре содержатся флаги прерываний под номерами 0-31, в первом 32-63, и т.д.

То есть младшая часть номера определяется положением бита, старшая — номером регистра.
Рассчитать положение флага в регистре и номер регистра можно по следующим формулам:

номер_регистра = (номер_прерывания >> 5); // Старшая часть номера
номер_бита_в_этом_регистре = (номер_прерывания & 0x1F);   // Младшие 5 бит

Таблица прерываний заранее определена в файле startup_stm32f4xx.s. Там все прерывания по умолчанию указывают на бесконечный цикл.
Если создать в своём модуле экспортируемую функцию с таким же названием, то именно на неё будет указывать адрес в этой таблице прерываний.

У нас же есть таймер и единственное его прерывание (совмещённое с прерыванием от ЦАП) TIM6_DAC_IRQHandler.

В прерывании можно делать всё, что захотим. Это привелегированный режим. Главное, не забыть снять флаг, который вызвал это прерывание (у нас это UIF из регистра TIM6->SR), иначе в нём можно застрять навсегда.
Как и во всех прерываниях, контроллер предусмотрительно сохранил в стеке перед входом в прерывание регистры R0-R3, R12, LR, PC и xPSR. Потому, если это возможно, лучше использовать только их. Остальные регистры надо сохранять уже самостоятельно.
Для прерываний можно иметь отдельный стек, если основной код выполняется в пользовательском режиме.

Возвращение из прерывания происходит так же, как и из функции, то есть записью содержимого LR в PC. Правда, там лежит не адрес, а специальный код возврата, лучше который не трогать и не менять.

Чтобы в прерывание, после того, как мы его создали, попасть, надо его разрешить и в периферии (чтобы она посылала запрос в NVIC), и в самом NVIC, чтобы он это дело разруливал.
Собственно, для этого достаточно записать единичку в нужный регистр ISER. Я не стал рассчитывать вручную, а написал функцию NVIC_EnableIRQ (описана в Programming Manual, пример см. в nvic.s), которая это делает сама.
Номер прерывания я вытащил из файла stm32f4xx.h: 54. Хотя, конечно, он есть и в документации.

; Разрешаем генерацию прерывания
LDR   R0, =TIMER6_BASE
MOV   R1, #TIM_DIER_UIE
STR   R1, [R0, #TIM_DIER_OFFSET]

; Разрешим прерывание от таймера 6 в NVIC
MOV   R0, #TIM6_DAC_IRQn
BL    NVIC_EnableIRQ

Итоговый вид обработчика прерывания:

; Прерывание от таймера 6
            EXPORT TIM6_DAC_IRQHandler
TIM6_DAC_IRQHandler PROC
                    ; Прерывание автоматически сохраняет состояние регистров 0-3, 12, LR, PC, CPSR на стеке
                    
                    ; Увеличим счётчик на 1
                    LDR   R0, =Counter
                    LDR   R1, [R0]
                    ADD   R1, #1
                    STR   R1, [R0]
                    
                    ; Сбросим флаг прерывания (иначе никогда из него не выйдем)
                    LDR   R0, =TIMER6_BASE
                    
                    LDR   R1, [R0, #TIM_SR_OFFSET]
                    MVN   R2, #TIM_SR_UIF
                    AND   R1, R2
                    STR   R1, [R0, #TIM_SR_OFFSET]
                    
                    BX LR
ENDP

Здесь он просто увеличивает значение переменной. Примерно так же обрабатываются и остальные прерывания.
И да, если не хотите, чтоб прерывание кем-то ещё прерывалось, запрещайте прерывания на время нахождения в нём с помощью CPSIE/CPSID (какое-то масло масляное).

проект
main.s
nvic.s

<< Предыдущее Следующее >>

@темы: arm, программизмы, электроника, ассемблер, stm32f4discovery, stm32

Comments

[altaw]

Точно, почему я сразу не догадался перевести 0x16 в десятичный вид.
Спасибо!

[Гость]

dcfcdkd interesting dcfcdkd! dcfcdkd good!

[Гость]

Возникла проблема, совершенно мне непонятная. Использую STM32F429... настроил таймер TIM4, разрешил прерывание UIE в таймере, разрешил его в NVIC - №30, разрешил прерывания глобально.
При переполнении таймера ставится флаг "pending", и в обработчик входить не желает. Что делать?
На f103 при тех же самых настройках работает как и должен. Почему? Каких-то кординальных отличий в Tim4 на f103 и f429 не заметил.

[teplofizik]

Гость, прерывание названо правильно, не объявлено как статик?

Просто я сейчас попробовал (не кодом, в system viewer), всё отлично запрерывалось, а я всего-то nvic разрешил, UIE в DIER и CEN в CR1.

[Гость]

MOV32 R0, #RCC
MOV R1, #0x4
STR R1, [R0, #RCC_APB1ENR]

MOV32 R0, #TIM4
MOV R1, #0xAFC8
STR R1, [R0, #0x28] ; TIMx_PSC - делитель
MOV R1, #0x07D0
STR R1, [R0, #0x2C] ; TIMx_ARR - максимум счета
MOV R1, #0x0000
STR R1, [R0, #0x24] ; TIMx_CNT
MOV R1, #0x0001
STR R1, [R0, #0x0C] ; TIMx_DIER - тут только разрешаю прерывания UIE
MOV R1, #0x0085
STR R1, [R0] ; TIMx_CR1 - APRE+URS+CEN биты

MOV32 R0, #NVIC_Base
MOV32 R1, #0x40000000
STR R1, [R0] ; - Тут у регистра NVIC_ISER0 смещение равно 0

CPSIE I

[teplofizik]

Гость, тут всё на первый взгляд в порядке. Подозреваю, прерывание названо неправильно, сам обработчик.

System Viewer пользовали? Программа не улетает в стартап?

[altaw]

Или же он забыл поставить единицу в векторной таблице.

.word  TIM4_IRQHandler+1

[teplofizik]

altaw, так единицу кейл сам добавляет =) Скорее уж EXPORT TIM4_IRQHandler забыт

[Гость]

В Keil не нужно +1 ставить насколько я знаю. Выглядит это как-то так:

             DCD   TIM4_IRQHandler
................................................................
TIM4_IRQHandler            PROC
                                     ...
                                     ENDP              

По крайней мере для STM32f103 +1 не требовалось, все и так работало. Тем более Startup файл создается автоматом и там как я думаю все првильно.
Название прерывания скопировал из Startup, как оно может быть неправильным?
Да и... прерывание не то чтобы не вызывается... оно вызывается, только в NVIC почему-то сразу после запроса ставится статус отложенного прерывания - "pending" флаг. Поэтому обработчик и не вызывается! А как исправить?

[Гость]

EXPORT TIM4_IRQHandler тоже есть

[teplofizik]

Гость, что за pending?

Я смог добиться невызывания прерывания только отключив глобально прерывания или отключив в nvic 30е прерывание. Оно вызывается железно =D

[teplofizik]

Вот такой код у меня работает:

#include <stm32f4xx.h>

void TIM4_IRQHandler(void)
{
    
}

int main(void)
{
    __enable_irq();
    NVIC_EnableIRQ(TIM4_IRQn);
    
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM4EN;
    
    TIM4->PSC = 0xAFC8;
    TIM4->ARR = 0x07D0;
    TIM4->DIER = TIM_DIER_UIE;
    TIM4->CR1 = TIM_CR1_ARPE | TIM_CR1_URS | TIM_CR1_CEN;
    
    while(1)
    {
    
    }
}

[Гость]

[Гость]

вот проект если что хттп://yadi.sk/d/KHsGH317LKjeg

[Гость]

Может процессор думает, что он уже в другом прерывании? Этим можно объяснить почему ставиться флаг отложенного прерывания "pending". Состояние процессора "privileged", режим "threat"... не знаю имеет ли это значение?

[teplofizik]

Гость, я ничего не менял, запустил — всё прекрасно в прерывание попадает. Даже светодиоды моргают.

[Гость]

Там моргалка в главном цикле, не только в прерывании. Удали из main все и запусти повторно

[teplofizik]

Гость, это неважно, т.к. я вижу, что в прерывание код попадает (ибо брекпоинт не соврёт). И без кода в main тоже моргает.

[Гость]

Ты на STM429I-Disco это все делаешь? А в чем же тогда может проблема быть у меня? Настроил что не так в Keil? Где-то косяк-то...

[Гость]

Да... я совсем ничего не понимаю. При отладке в Keil программа не попадает в обработчик, а когда работает сама, то вижу что СД моргают, значит заходит в обработчик. Почему тогда в Keil при отладке через SWD отладчик так косячно работает?

[Гость]

В общем я выяснил, что программа все-таки попадает в обработчик. Поставил breakpoint в обработчике, запустил выполнение программы и оказался в обработчике.
Когда я работал на Pinboard II с stm32f103 и отлаживал через JTAG картина была другая: после переполнения сразу вылетало прерывание, и если в обработчике опять возникало переполнение
(т.к. таймер/периферия при отладке не останавливается и работает независимо от ядра), то после выхода из него обработчик вызывался повторно.
Как я понял с SWD как-то по другому... но как? Сейчас получается, что когда я пошагово отлаживаю программу обработчик не вызывается (а таймер как видно по регистру счета CNT так же не останавливается), и только если нажму "RUN" в него можно попасть.
Самое интересное, что прерывание вызывается не через строго одинаковые интервалы времени, а всегда по разному. Допустим задал я период счета 2 секунды, но судя по счетчику каждый раз прерывание может вызываться через разные интервалы времени.
С чем это может быть связано?

[teplofizik]

Гость, мм, всё должно вызываться через равные промежутки времени (со стороны контроллера как минимум). Если свд тормозит тактирование, таймер может и завять. По крайней мере, существуют регистры, которые позволяют остановить тактирование для обычных таймеров TIM, вачдогов и типа того в те моменты, когда код не выполняется из-за отладчика. Про сустик я точно не знаю, как он себя ведёт при остановке выполнения .з.

Такие тонкости лучше узнавать из документации на ядро и отладку =) Возможно, специально сделано так, чтоб при пошаговом выполнении он не кидался во все обработчики подряд, не давая выполнять основной код. В авр студии это раздражает — там надо специально глобальные прерывания запрещать, а то он не даст пошагать по коду.

Точность хода лучше проверять анализатором логическим при постоянном выполнении. При остановке выполнения есть куда разных задержек (передача инфы на комп, перенастройка IDE, поиск обработчика по адресу и т.д.), из-за которых время срабатывания субъективно казаться больше и разным.