Cortex-M3中断优先级的相关知识

本文详细介绍Cortex-M3中断优先级相关知识。

1、什么是异常和中断

凡是打断程序顺序执行的事件都称为异常(exception)，比如HardFault，外部中断等。所以中断也可以说是异常的一种。其实这也很好理解，因为程序执行不外乎正常和异常而已，所以打扰程序正常运行流程的事件都可以叫异常。

2、Cortex-M3异常类型

包括系统异常(异常编号1-15)和外部中断(异常编号16往上)，系统异常在Cortex-M3内核中，由ARM设计，芯片厂商都会实现，外部中断最多可以有240个，由芯片生产厂家决定数量种类，比如UART，DMA等中断。Reset(-3)、NMI(-2)、HardFault(-1)这三个异常优先级都是负数且固定不变，优先级高于其他异常，除了这三个异常之外其他异常优先级都是可以编程的。

3、什么是中断抢占

在执行低中断优先级中断函数时，高优先级中断到来，低优先级中断被打断，执行高优先级中断，高优先级中断执行完后回到低优先级中断继续执行。高优先级中断抢占了低优先级中断。如下图所示：

4、什么是抢占优先级和子优先级

每个中断优先级都包含两个部分，一部分称作抢占优先级，另一部分称作子优先级。以下来详细说明以下两个优先级的含义。

1)抢占优先级不同

具有高抢占优先级的中断能够抢占低抢占优先级的中断，也就是上面提到的中断嵌套。

2)抢占优先级相同，子优先级不同

当两个中断的抢占优先级设置为相同级别时，这两个中断不会出现中断嵌套。如果其中一个中断正在执行时，另外一个中断到来，后来的中断将会等到前一个中断执行完才能执行。如果这两个中断都处在等待响应状态，执行条件到来时，首先响应子优先级高的中断。

3)抢占优先级相同，子优先级也相同

这种情况也不会出现中断嵌套，内核将会按照向量表中的排位选择，优先执行靠前的异常。比如Pend SV和Systick两个中断优先级都设置为相同，如果两个中断同时到来，优先执行PendSV，因为它的排序靠前，见上面向量表。

5、什么是优先级分组

在Cortex-M3内核中最多使用8Bit来表示中断优先级，在这8Bit中一部分用来表示抢占优先级，一部分用来表示子优先级，这两种优先级到底各占用几位，是由内核寄存器AIRCR(应用程序中断及复位控制寄存器)决定的，这个寄存的Bit8-Bit10代表了优先级分组，共3位，设置这三3位，可以改变优先级分组，如下几种组合：

000 高7位抢占优先级，低1位子优先级

001 高6位抢占优先级，低2位子优先级

010 高5位抢占优先级，低3位子优先级

011 高4位抢占优先级，低4位子优先级

100 高3位抢占优先级，低5位子优先级

101 高2位抢占优先级，低6位子优先级

110 高1位抢占优先级，低7位子优先级

111 高0位抢占优先级，低8位子优先级

另，Cortex-M3内核要求最多使用8Bit来表示中断优先级，但是很多芯片厂商为了简化设计都会进行裁剪，比如STM32只用4位表示优先级。