TC3xx芯片的Trap详解（二）之TC3xx芯片的产生

前言

前面的文章<>介绍了Trap的类型以及Trap产生后如何定位Trap位置和原因，但是对于Trap的产生只简要阐述了内部异常（Exception）时会产生Trap，对于Trap还存在以下的问题：

问题1: 异常（Exception）和外部中断的区别？

问题2: 什么是NMI，如何产生NMI，NMI有什么用？

问题3: 除了NMI，用户如何主动制造异常？

问题4: 如何配置异常中断？

本文先详细介绍TC3xx芯片的产生，然后再回答上述问题：

参考文档：

1. Infineon-AURIX_TC3xx_Part1-UserManual-v02_00-EN

2. TriCoreTM TC1.6.2 core architecture manual

缩略词

简写	全称
TCN	Trap Class Number
TIN	Trap Identification Number
TSR	Trap Service Router
NMI	Non-Maskable Interrupt
BTV	Base Trap Vector Table Pointer

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正文

1.TC3xx芯片Trap产生

如图1所示，Trap请求（Trap Trigger）或者通过TRAPSET寄存器设置对应的trap bit都能置位对应的TRAPSTAT的状态bit. 寄存器TRAPDIS[0:1]位域确定哪些CPUs接收来自TRAPSTAT的trigger flag.默认状态下，Reset复位后所有的CPUs会接收Trap. TRAPSTAT寄存器中的trap flag可以通过写TRAPCLR寄存器的对应bit来清除。

Figure 1: CPU Trap Generation

1.1 Trap特点

. 可以通过ESRx Pin脚触发Safety Alarm来触发CPU Traps.

. CPU Trap触发事件能够被TRAPSTAT状态寄存器捕获。

. 可以通过软件产生或者移除CPU Trap触发事件。

. 可以为单个 CPU 禁用或启用单个 CPU Trap触发事件。

Figure 2: Monitoring and Reset Pins

1.2 Trap处理

当启用（enable）Trap source并设置Trap状态标志时生成Trap时，建议在启用（enable） TRAPDISn 中的Trap source之前通过 TRAPCLR寄存器 清除Trap状态标志。 Trap状态标志可以在启用Trap source之前设置，只要启用Trap source，就会导致意外的 CPU 陷阱。 Trap处理例程结束时，应清除Trap状态标志。

1.3 Trap寄存器

主要有：

TRAPSTAT: Trap Status Register.

TRAPSET: Trap Set Register.

TRAPCLR: Trap Clear Register.

TRAPDIS0: Trap Disable Register 0.

TRAPDIS1: Trap Disable Register 1.

具体每个寄存器的位域作用参考芯片手册。

2.Vector OS对异常的处理

2.1 异常Exception和中断的关系

异常（Exception，Trap产生）: BTV寄存器中保存了异常向量表（Exception Vector）的基地址，异常向量表中保存了所有用户配置和系统自带的异常护理程序（Exception Handlers）。系统产生Trap时（比如非法访问0地址）就会以 “中断抢占 “的方式调用对应的异常护理程序（Exception Handlers）。

中断（Interrupt，外部事件产生）: BIV寄存器中保存了中断向量表（Interrupt Vector）的基地址。中断向量表中保存了所有用户配置和系统自带的中断护理程序（Interrupt Handlers）。系统产生外部（External）中断事件（比如配置了CAN的接收中断，收到CAN报文）时就会触发中断事件，系统就会调用对应的中断处理程序。

所以，严格意义上来讲，异常和中断没啥关系，只不过异常产生时会以“中断抢占“的方式调用异常处理程序，处理过程和外部事件触发的中断处理过程类似，都是抢占当前Task执行xxx handlers.

用户调用DisableAllInterrupts API可以禁用/屏蔽所有的中断，但是屏蔽不了Exception产生Trap，NMI(Non-Maskable Interrupt)实际上是一种Trap而不是ISR，只不过NMI Trap(Class 7)产生后一定会去调用Trap Handler/Exception Handler, 且过程也是“中断抢占“的形式，看上去就像”不可屏蔽的中断一样“。

2.2 Vector OS对异常处理

在<>一文中我们知道Tricore异常由8大类（Class 0 – Class 7）。

TC3xx的BTV寄存器保存了异常向量表的基地址。异常向量表里面保存了用户配置的异常处理程序，值得注意的是，Vector OS中以及实现了Class 1(memory protection errors) 和Class 6(SYSCALL / TRAP instructions) 的异常处理程序（exception handlers）。

产生Class 1 Trap后OS会调用Os_Hal_MemoryTrapEntry：

产生Class 6 Trap后OS会调用Os_Hal_SysCallTrapEntry：

没有配置Handler的Trap产生后，OS就会调用Os_Hal_UnhandledTrapEntry，之后可能会调用PanicHooK()或者ProtectionHook()：

测试了一个Class 1 Trap，最后也会走到ProtectionHook：

对于非OS处理的Trap（非Class 1和Class 6）如果配置了自定义的Exception Handler, Trap产生后调用自定义的Exception Handler。

2.3 Infineon提供的关于Trap的接口

 

void Mcu_SetTrapRequest(const Mcu_TrapRequestType TrapRequestId);
void Mcu_ClearTrapRequest(const Mcu_TrapRequestType TrapRequestId);


typedef enum
{
  MCU_TRAP_ESR0    = 0x0U,    /* ESR0 trap request    */
  MCU_TRAP_ESR1    = 0x1U,    /* ESR1 trap request    */
  MCU_TRAP_TRAP2   = 0x2U,    /* TRAP2 trap request   */
  MCU_TRAP_SMU     = 0x3U,    /* SMU trap request     */
  MCU_TRAP_INVALID = 0x4U     /* Invalid trap request */
} Mcu_TrapRequestType;

 

3.异常配置

Exception Handler的配置基本和ISR一样，只有两个地方需要注意：

OsIsrInterruptType: 需要选EXCEPTION.

OsIsrCategory: 只能是CATEGORY_1 or CATEGORY_0.

4.NMI的作用

在第2章中我们知道NMI是Trap不是ISR。

如果我们不想通过外部IC触发NMI Trap: ESR1 Pin默认接到高电平（因为ESR1低电平有效默认触发NMI Trap）。

如果我们想使用NMI Trap: 比如把TLE35584 SBC的INT Pin脚接到ESR1，这样35584出现异常的时候，就能通过NMI_Handler快速的获取35584的错误状态。

5.总结

我们通过回答开头的几个问题来结束本文：

问题1：异常（Exception）和外部中断的区别？

答：参考2.1 异常Exception和中断的关系章节。

问题2：什么是NMI，如何产生NMI，NMI有什么用？

答：NMI是Class 7 Trap, 可以通过ESR1 Pin拉低触发NMI, NMI一般用来快速的捕获外部Exception.

问题3：除了NMI，用户如何主动制造异常？

答：可以通过调用Mcu_SetTrapRequest() API来设置Trap.

问题4：如何配置异常中断？

答：参考第3章节。

审核编辑：刘清