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Cortex-M0处理器的故障处理和功耗管理资料下载
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2021-04-08
王娟
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一、故障处理
故障是异常的一个子集，见第2-19页的异常处理模型。在NMI或HardFault异常处理时发生的故障将会引起HardFault异常或导致锁定(Lockup)。故障包含：•执行一条SVC指令，该指令的优先级高于或等于SVCall。•缺少调试器连接时，执行BKPT指令。
• 在加载或存储数据时，系统产生总线错误。
• 执行XN存储区的指令。
• 执行来自系统已产生总线故障的地址位置的指令。
• 取向量时系统产生总线错误。
• 执行一条未定义的指令。
• T位已清为0，处理器不在Thumb状态时执行指令。
• 试图读取或保存数据到未对齐的地址。
注意：只有Reset和NMI能抢占具有固定优先级的HardFault异常。而HardFault异常则能抢占除Reset、NMI或另一个HardFault异常之外的所有异常。
1、锁定(Lock up)
以下这些情况处理器会进入锁定状态：执行NMI或HardFault异常处理时发生故障；或在使用MSP异常返回时，还没有从堆栈恢复PSR寄存器的值系统就产生总线错误。当处理器处于锁定状态时，不能执行任何指令。处理器将保持锁定状态直到以下情况之一发生：
• 处理器被复位；
• 调试器中止处理器运行；
• 发生NMI异常，并且当前锁定是处于HardFault异常处理中。
注意：如果锁定状态出现在NMI异常处理中，后续的NMI异常不能导致处理器离开锁定状态。
二、功耗管理
Cortex-M0处理器的睡眠模式可减少功耗，睡眠模式是在处理器实现时定义的，可以是以下的一种或两种：•停止处理器时钟的睡眠模式。
• 深度睡眠模式，停止系统时钟，并关掉PLL和flash存储器。
如果处理器实现了两种睡眠模式，则能提供不同级别的节能，SCR寄存器的SLEEPDEEP位用于选择睡眠模式，见下文的系统控制寄存器。关于深度睡眠模式的更多信息见处理器提供商所提供的资料。本节将描述进入睡眠模式的机制，以及从睡眠模式唤醒的条件。
1、进入睡眠模式
本节描述使处理器进入睡眠模式的软件机制。
系统可能产生伪唤醒事件，例如，一个调试操作可唤醒处理器。因此软件在此事件后，必须能重新让处理器进入睡眠模式。为了把处理器置回睡眠模式，程序可能需要一个空闲循环。
等待中断指令
等待中断指令WFI，能使处理器立即进入睡眠模式，当处理器执行一条WFI指令时，它停止执行指令，并进入睡眠模式，见第3-60页的WFI以获取更多的信息。
等待事件指令
等待事件指令，WFE，根据条件让处理器进入睡眠模式，条件是根据1位事件寄存器的值。当处理器执行一条WFE指令时，它检查事件寄存器的值：
0 处理器停止执行指令，进入睡眠模式。
1 处理器将寄存器该位的值置为0，并继续执行指令，不进入睡眠模式。
如果事件寄存器的值为1，表明处理器在执行WFE指令时不能进入睡眠模式。典型的情况：这是由于一个外部事件信号的要求，或在多处理器系统中的另一个处理器执行了一条SEV指令。软件不能直接访问这个寄存器。
异常退出时睡眠（sleep-on-exit）
如果SCR寄存器的SLEEPONEXIT位置为1，则当处理器完成执行一个异常处理并返回Thread模式时，处理器立即进入睡眠状态，这一机制用于仅仅需要处理器在中断发生时才运行的应用中。
2、从睡眠模式唤醒
唤醒处理器的条件依赖于导致处理器进入睡眠模式的机制。从WFI或sleep-on-exit产生的睡眠中唤醒正常情况下，处理器只在检测到具有足够优先级的异常，并进入异常时才会唤醒。
处理器唤醒后，在执行中断处理之前，某些嵌入式系统可能必须执行系统恢复任务。这通过置PRIMASK位为1来实现。如果一个有中断到达，该中断被允许，并比当前异常的优先级高，则处理器唤醒，但直到PRIMASK位置为0，处理器才执行中断处理。
从WFE产生的睡眠中唤醒
如果出现以下情况，处理器将被唤醒：
• 处理器检测到一个足够高优先级的异常而进入异常。
• 处理器检测到一个外部事件信。
• 在多处理器系统中的另一个处理器执行了一条SEV指令。
另外，如果SCR寄存器的SEVONPEND位置为1，任何一个新的挂起的中断都能触发一个事件并唤醒处理器，哪怕该中断是禁止的或没有足够的优先级而不能进入异常。关于SCR的更多信息见第4-16页的系统控制寄存器。
3、可选的唤醒中断控制器
处理器可能包含了一个唤醒中断控制器(WIC)，WIC是一个可选的外设，能检测中断并将处理器从深度睡眠模式唤醒。仅当SCR寄存器的DEEPSLEEP位置1时，WIC才被允许。
WIC是不可编程的，也没有任何寄存器或用户接口，完全通过硬件信号工作。
当WIC被允许，处理器进入深度睡眠模式时，系统功耗管理单元能关闭Cortex-M0处理器大部分组成部分的功耗。但同时也有一个副作用，就是停止了系统滴答定时器。当WIC接收到一个中断时，它需要花费几个时钟周期唤醒处理器，并恢复处理器的状态，而后处理器才能处理中断。这意味着在深度睡眠模式下，中断延时增加了。
4、外部事件信号
处理器可能包含一个外部事件信号，处理器外设使用此信号与处理器联络，用于处理器从WFE状态唤醒；或将内部的WFE事件寄存器置为1，以表示处理器在执行下一个WFE指令后不能进入深度睡眠模式。
5、功耗管理编程
ISO/IEC语言没有直接产生WFI、WFE和SEV指令，CMSIS为这些指令提供以下内部函数：
void WFE(void)//WaitforEvent
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