CKS32F107xx系列MCU的中斷和事件

本章節(jié)首先將以MCU開(kāi)發(fā)人員常接觸到的“中斷”、“事件”和“中斷事件”三個(gè)名詞的概念展開(kāi)，然后去闡述彼此的主要區(qū)別，最后借助MCU的GPIO外部中斷/事件控制器（EXTI）的傳輸路徑來(lái)加深對(duì)上述概念的理解。

概念簡(jiǎn)介

中斷

為了具化下述概念，特引用MCU運(yùn)行過(guò)程中外設(shè)模塊的觸發(fā)和反饋來(lái)解釋說(shuō)明。

MCU執(zhí)行程序時(shí)，由于發(fā)生了某種特定的事件(外部或內(nèi)部)，引起MCU暫時(shí)中斷正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行與該事件相關(guān)的中斷服務(wù)程序，該事件處理完后又返回被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這一過(guò)程稱之為中斷或中斷響應(yīng)。

事件

事件是指CKS32F107xx系統(tǒng)中發(fā)生的一些特定的狀態(tài)變化，譬如：外部輸入電平變化、定時(shí)器溢出、FIFO非空、串口接收/發(fā)送數(shù)據(jù)、AD轉(zhuǎn)換完成、外設(shè)使能、初始化等。而事件與中斷事件是包含關(guān)系，即事件可分為中斷事件或非中斷事件。比如AD轉(zhuǎn)換并不會(huì)導(dǎo)致中斷發(fā)生，因而歸類為非中斷事件，但AD轉(zhuǎn)換結(jié)束就是一個(gè)中斷事件。

中斷事件

中斷事件，顧名思義是指能導(dǎo)致中斷發(fā)生的事件。值得注意的是中斷事件最終是否導(dǎo)致后續(xù)中斷的正常觸發(fā)，還需要確保是否開(kāi)啟了該中斷事件的中斷使能。

中斷與事件的主要區(qū)別

（1）中斷與中斷事件屬于前后關(guān)聯(lián)的因果關(guān)系，二者在時(shí)序和行為上不一樣，即中斷事件是中斷的觸發(fā)源；

（2）事件與中斷事件為包含關(guān)系；

（3）中斷有可能被更高優(yōu)先級(jí)的中斷屏蔽，但事件不會(huì)；

（4）中斷一定要有中斷服務(wù)函數(shù)，但是事件沒(méi)有；

（5）中斷一定要MCU的介入，但事件執(zhí)行操作，可以不需要MCU干預(yù)；

（6）中斷是軟件級(jí)的操作，而事件是硬件級(jí)。

外部中斷/事件控制器（EXTI）

對(duì)于互聯(lián)型產(chǎn)品CKS32F107xx系列的EXTI，它支持20個(gè)軟件的事件/中斷請(qǐng)求，且每個(gè)中斷/事件都有獨(dú)立的觸發(fā)和屏蔽，每個(gè)中斷線都有專用的狀態(tài)位。下圖為GPIO的EXTI的框圖，同時(shí)也是外部中斷線或外部事件線的示意圖。

圖1 中斷/事件線示意圖

從上文可知曉，一個(gè)能夠觸發(fā)中斷的事件在觸發(fā)配置時(shí)就出現(xiàn)兩種可能，即允許產(chǎn)生中斷或禁止產(chǎn)生中斷，這隨之引出事件模式和中斷模式兩個(gè)概念。從上圖不難看出，每根信號(hào)線上劃有一條斜線，并標(biāo)注數(shù)字20，表明這樣的線路共有20條，圖中的藍(lán)色虛線箭頭，標(biāo)出了中斷模式下的傳輸路徑，而圖中的綠色箭頭則標(biāo)識(shí)了事件模式下的傳輸路徑,下文一一說(shuō)明。

1）中斷模式下的傳輸路徑（①-②-③-④-⑤）

①輸入線：EXTI控制器具有20個(gè)中斷/事件輸入線，這些輸入線可以連接到任意一個(gè) GPIO或一些外設(shè)的事件，當(dāng)這些輸入線上的信號(hào)發(fā)生電平變化時(shí)，EXTI控制器會(huì)檢測(cè)到并觸發(fā)中斷或事件。

②邊沿檢測(cè)電路：EXTI控制器允許用戶選擇觸發(fā)方式，可通過(guò)設(shè)置上升沿、下降沿觸發(fā)選擇寄存器中相應(yīng)的位來(lái)控制信號(hào)的觸發(fā)。

③或門(mén)電路：一端輸入信號(hào)線由邊沿檢測(cè)電路提供，另一端由軟件中斷事件寄存器（可以使用軟件來(lái)啟動(dòng)中斷/事件線）提供，此處軟件可以優(yōu)先于外部信號(hào)請(qǐng)求一個(gè)中斷或事件，即當(dāng)軟件中斷事件寄存器的對(duì)應(yīng)位為”1”時(shí)，不管外部信號(hào)如何，則輸出有效信號(hào)1，并且輸出的信號(hào)會(huì)被保存到請(qǐng)求掛起寄存器內(nèi)，當(dāng)電路輸出為1就會(huì)把請(qǐng)求掛起寄存器對(duì)應(yīng)位置1。

④與門(mén)電路：一端由或門(mén)電路的輸出提供，另一端由中斷屏蔽寄存器提供，只有當(dāng)兩者都為有效信號(hào)1，才會(huì)輸出有效信號(hào)1，即向NVIC中斷控制器發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求。

⑤將請(qǐng)求掛起寄存器的內(nèi)容輸入到NVIC中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)中斷事件的控制。

2）事件模式下的傳輸路徑（①-②-③-⑥-⑦-⑧）

⑥與門(mén)電路：此處與門(mén)電路與標(biāo)號(hào)④與門(mén)電路類似，用于引入事件屏蔽寄存器的控制，只有兩個(gè)均輸入有效電平1時(shí)，才會(huì)輸出有效信號(hào)1。

⑦脈沖發(fā)生器：當(dāng)標(biāo)號(hào)⑥與門(mén)電路輸出有效信號(hào)1時(shí)，脈沖發(fā)生器會(huì)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。

⑧脈沖信號(hào)：由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，通常用于觸發(fā)定時(shí)器、ADC等。

綜上所述，從外部激勵(lì)源來(lái)看，無(wú)論中斷模式還是事件模式的傳輸路徑在標(biāo)識(shí)①~③是一致的，主要區(qū)別是中斷需要MCU介入，且同時(shí)需要有中斷處理函數(shù)的參與才會(huì)形成中斷后的結(jié)果，但事件是通過(guò)脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號(hào)，進(jìn)而由硬件自行完成該事件并產(chǎn)生響應(yīng)的結(jié)果。所以，從節(jié)省MCU開(kāi)銷(xiāo)，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率來(lái)看，事件模式不失為一種提高M(jìn)CU處理能力的快速響應(yīng)機(jī)制。