МК семейства 68HC12/HCS12 обладают мощной системой обработки исключений. По способу реакции микроконтроллера на возмущающие события исключения делятся на прерывание и на сброс. В русскоязычной литературе используют следующие словосочетания с терминами «прерывание» и «сброс» (прим. переводчика):
• МК реализует прерывание или МК находится в состоянии прерывания;
• МК находится в состоянии сброса или в состоянии начального запуска.
Прерывания в свою очередь делятся на маскируемые и немаскируемые. Полный список источников исключений в МК семейства 68HC12/HCS12 с указанием способа обработки исключения по каждому источнику события приведен на рис. 4.13. В следующих параграфах мы обсудим особенности работы внутренних ресурсов МК в процессе обработки каждого упомянутого на рис. 4.13 исключения.
Рис. 4.13. Классификация исключений 68HC12
4.10.1. Состояние сброса МК
Микроконтроллер семейства 68HC12/HCS12 переходит в состояние сброса по внешнему сигналу или в при наступлении определенных внутренних событий. В состоянии сброса программный счетчик и часть битов регистра состояния центрального процессора, а также определенные в техническом описании регистры специальных функций периферийных модулей устанавливаются в начальное состояние. Это состояние однозначно определяет аппаратную конфигурацию микроконтроллера, с которого он начнет работу после включения питания. Поэтому второе название состояния сброса — состояние начального запуска. Состояние сброса МК использует также для восстановления работоспособного состояния после обнаружения внутренней аварийной ситуации.
Различают четыре источника событий, которые переводят МК в состояние сброса:
• Внешний сброс (External reset). Все МК семейства 68HC12/HCS12 имеют специальный вывод корпуса RESET для подачи сигнала внешнего сброса. Активный уровень сигнала – логический 0. Пока на входе RESET удерживается низкий уровень сигнала, МК будет находиться в состоянии сброса. После перевода линии RESET в состояние логической 1 МК перейдет в активный режим работы по истечении задержки, которая составляет 4096 периодов системной магистрали МК.
• Внутренний сброс по нарастанию напряжения питания (Power on reset — POR). Нарастание напряжения на входе VDD микроконтроллера вызывает состояние сброса. Таким образом реализуется начальный запуск МК с однозначно определенной аппаратной конфигурацией и с известным начальным адресом запускаемой на исполнение программы.
• Внутренний сброс по сторожевому таймеру (Computer Operating Properly reset — COP). Логика работы сторожевого таймера позволяет микроконтроллеру выявлять перемежающиеся ошибки в исполнении прикладной программы, которые могут возникнуть в результате электромагнитных помех или при колебаниях напряжения питания микропроцессорной системы. В процессе отладки работа сторожевого таймера запрещена. Работа модуля сторожевого таймера разрешается в конечном варианте прикладной программы, который используется при работе МК в системе. Сторожевой таймер — это счетчик, коэффициент счета которого настраивается пользователем при инициализации системы. Счетчик начинает счет внутренних тактовых импульсов в момент начала исполнения программы. Если счетчик переполнится, то МК перейдет в состояние сброса. Правильно исполняемая прикладная программа, в которой очередность исполнения операторов совпадает с предусмотренной программистом очередностью, должна постоянно сбрасывать сторожевой таймер. Тогда внутреннего сброса от него случаться не будет. Для сброса сторожевого таймера в МК семейства 68HC12/HCS12 необходимо в регистр COPRST записать сначала код $55, а затем код $AA. При создании конечного кода прикладной программы разработчик должен разместить операции записи приведенной последовательности кодов так, чтобы исполнение программы по любому возможному пути обеспечивало бы выполнение команд сброса через меньшие интервалы времени, чем период переполнения сторожевого таймера.
• Внутренний сброс по отклонению частоты тактовых импульсов МК (Clock Monitor reset). МК переводится в состояние сброса, когда модуль встроенного генератора тактирования обнаруживает выход частоты тактирования за заданные пределы или просто останов системы тактирования. После перехода в состояние сброса в счетчик команд центрального процессора автоматически загружается так называемый вектор сброса. Вектор сброса — это адрес ячейки памяти, в которой расположен первый оператор исполняемой программы. После загрузки начального адреса программа запускается на исполнение. Два источника сброса: сторожевой таймер и монитор частоты тактирования — обладают собственными векторами сброса (см. рис. 4.17).
Период переполнения сторожевого таймера
| CR[2:0] | Делитель | Период переполнения сторожевого таймера | |
|---|---|---|---|
| 4 МГц | 8 МГц | ||
| 000 | Не используется | нет | нет |
| 001 | 213 | 2,048 мс | 1,024 мс |
| 010 | 215 | 8,192 мс | 4,096 мс |
| 011 | 217 | 32,768 мс | 16,384 мс |
| 100 | 219 | 131,072 мс | 65,536 мс |
| 101 | 221 | 524,288 мс | 262,144 мс |
| 110 | 222 | 1,048 с | 524,288 с |
| 111 | 223 | 2,097 с | 1,048576 с |
Рис. 4.14. Формат регистров COPCTL, COPRST
Два регистра специальных функций используются МК семейства 68HC12/HCS12 для управления генерацией сигналов сброса от сторожевого таймера и монитора тактирования:
• COPCTL — регистр управления сторожевого таймера.
• COPRST — регистр сброса сторожевого таймера.
Формат обоих регистров представлен на рис. 4.14. Отдельные биты регистра COPCTL разрешают или запрещают сброс от сторожевого таймера и от монитора питания, задают период переполнения сторожевого таймера, а также позволяют генерировать сигнал сброса под управлением программы.
Назначение битов регистра COPCTL:
• CME — разрешает (CME=1) или запрещает (CME=0) работу монитора тактирования.
• FCME — разрешает работу монитора тактирования (FCME=1) независимо от значения бита CME.
• FCM — установка под управлением программы этого бита в 1 генерирует внутренний сброс по монитору тактирования.
• FCOP — установка под управлением программы этого бита в 1 генерирует внутренний сброс по переполнению сторожевого таймера.
• DISR — запрещает (при DISR=1) или запрещает (при DISR=0) перезапуск МК по установленным битам FCM и FCOP.
• CR2…CR0 задают коэффициент счета сторожевого таймера. Численные значения периода переполнения сторожевого таймера для некоторых частот системной шины МК приведены на рис. 4.14.
Регистр COPRST предназначен для сброса сторожевого таймера. В этот регистр под управлением программы должна быть записана последовательность кодов: сначала $55, затем $AA. И сторожевой таймер будет сброшен.
4.10.2. Прерывания
Мы рассмотрели один из способов реализации исключений в микроконтроллерах — это сброс МК. Другой способ принудительного изменения содержимого программного счетчика центрального процессора — это прерывания, которые в МК семейства 68HC12/HCS12 делятся на маскируемые и немаскируемые.
Программно логическая модель центрального процессора содержит регистр признаков CCR, формат которого представлен на рис. 4.15. Особенностью всех семейств МК от компании Freescale Semiconductor является наличие в регистре признаков не только флагов результатов операции, но и дополнительных битов управления подсистемой прерывания. В составе регистра признаков МК 68HC12/HCS12 — два таких бита. Бит I — глобальная маска прерываний — используется для управления маскируемыми прерываниями. Бит X — бит запрета немаскируемых прерываний — управляет немаскируемыми прерываниями. Оба этих бита устанавливаются в 1 в состоянии сброса МК. Обратите внимание, в МК 68HC12/HCS12 установка битов I и X запрещает соответствующие прерывания.
Рис. 4.15. Формат регистра состояния CCR
В соответствие со своим названием немаскируемые прерывания не могут быть отключены пользователем. Однако в предыдущем абзаце было упомянуто, что установка бита X в 1 запрещает немаскируемые прерывания. Значение бита X действительно равно 1 в состоянии сброса МК. Однако далее он может быть установлен в 0 под управлением программы инициализации, разрешая тем самым немаскируемые прерывания. Далее этот бит не может быть изменен под управлением программы, и в этом его отличие от бита глобальной маски прерываний I.
Три типа немаскируемых прерываний реализуются в МК 68HC12/HCS12:
• Прерывание по внешнему запросу . Все МК 68HC12/HCS12 имеют вывод внешнего немаскируемого прерывания . Активный уровень сигнала для генерации запроса на прерывание — логический 0.
• Прерывание по несуществующему коду команды. Каждая инструкция языка ассемблер МК имеет собственный код. В МК 68HC12/HCS12 коды операций могут быть однобайтовыми и двухбайтовыми. Но не все теоретически возможные коды использованы для кодирования реальных команд процессорного ядра CPU12. Если на этапе выборки кода команды из памяти произошло считывание несуществующего кода команды, то генерируется запрос на немаскируемое прерывание.
• Программное прерывание — инструкция SWI. Система команд МК 68HC12/HCS12 имеет инструкцию программного прерывания, которая позволяет перейти к исполнению подпрограммы прерывания из прикладной программы.
• Прерывание по внешнему запросу . Все МК 68HC12/HCS12 имеют вывод внешнего маскируемого прерывания . Активный уровень сигнала для генерации запроса на прерывание — логический 0. В некоторых приложениях требуется принять запросы от нескольких внешних источников сигналов. Для таких случаев следует использовать дополнительный логический элемент, который объединяет запросы от всех источников по логике ИЛИ (рис. 4.16). Если запрос на вход поступил, и МК перешел к выполнению подпрограммы прерывания, то в этой подпрограмме следует опросить линии порта для того, чтобы установить, какой из источников вызвал прерывание. Обработка нескольких объединенных по ИЛИ запросов с программным поиском установившего запрос источника называется поллингом.
Рис. 4.16. Внешняя цепь для подключения сигналов нескольких внешних запросов на прерывание
• Прерывание по таймеру меток реального времени RTI. Таймер меток реального времени генерирует последовательность равноотстоящих во времени запросов на прерывание. Период повторения запросов настраивается программистом. Эти прерывания могут быть использованы для регулярного выполнения микроконтроллером некоторой задачи. Например, для измерения напряжения аккумуляторной батареи каждые три мин, чтобы сигнализировать о необходимости ее замены. Мы рассмотрим особенности прерываний RTI в главе 7 на примере управления скоростью вращения электрическим двигателем.
• Прерывание по событию канала захвата/сравнения (IC/OC) таймера. Восемь одинаковых блоков в составе модуля таймера, которые именуют «каналами», предназначены для контроля за уровнем сигнала на входе канала или для изменения в строго определенный момент времени логического уровня на выходе канала. Заданное программистом изменение входного или выходного сигнала канала рассматривается как событие, которое генерирует запрос на прерывание. Например, если канал настроен на слежение за перепадом входного сигнала из 1 в 0, то когда такое изменение произойдет, будет выставлен запрос на прерывание.
• Прерывание по переполнению таймера. Основным блоком модуля таймера является 16 разрядный счетчик временной базы. Этот счетчик невозможно остановить. Также невозможно изменить его коэффициент счета, который составляет 216 = 65536. Поэтому регулярно счетчик временной базы изменяет свой код с $FFFF на $0000. Такое изменение кода называют переполнением счетчика. В момент переполнения по желанию программиста может генерироваться запрос на прерывание, в то время как счетчик продолжает считать дальше. Такие прерывания особенно удобны при необходимости измерения очень больших временных интервалов. Для этого в микроконтроллере производят подсчет, сколько переполнений счетчика произошло за этот временной интервал, и, зная период счета счетчика, определяют длительность исследуемого временного интервала.
• Прерывание по переполнению счетчика внешних событий. Когда счетчик внешних событий переполняется, то может генерироваться запрос на прерывание точно так же, как и для счетчика временной базы.
• Прерывание по событию на входе счетчика внешних событий. Этот запрос на прерывание формируется, если сигнал на входе счетчика внешних событий изменил свое значение. Характер изменения, т.е. перепад из 0 в 1, или из 1 в 0, или любое изменение логического уровня, определяется программистом.
• Прерывание от модулей контроллеров последовательного ввода/вывода SCI и SPI. Каждый модуль последовательного ввода/вывода формирует целую группу запросов на прерывание: при завершении передачи слова, при приеме слова, при обнаружении различного рода нарушений в протоколе передачи информации.
• Прерывание от модуля АЦП. Модуль аналого-цифрового преобразователя формирует запрос на прерывание, когда процесс оцифровки очередного сигнала завершен, и двоичный код сигнала может быть считан в память МК.
• Прерывание при выходе МК из энергосберегающих режимов. Это прерывание позволяет вывести МК из состояния STOP или WAIT, в котором он находился с целью снижения потребляемой энергии. Такие прерывания очень полезны при объединении нескольких МК в информационную сеть. Мы рассмотрим этот тип прерывания более подробно в следующем параграфе.
1. Каковы различия между прерыванием и сбросом?
Ответ: И прерывание, и сброс МК вызывают принудительный останов выполнения текущей прикладной программы. Поэтому эти два состояния МК характеризуют общим термином «исключение». Сброс МК обычно вызывается нарушениями в работе узлов МК или ошибках при исполнении прикладной программы. Когда такие неисправности возникают, состояние сброса переводит МК в некоторое начальное состояние, из которого и аппаратные средства и программа могут начать правильное функционирование. Таким образом, возникшая не фатальная неисправность будет устранена. В отличие от сброса, запросы на прерывание генерируются при штатной работе микропроцессорной системы. Они используются для организации работы системы в реальном времени. Запросы могут генерироваться встроенными в МК периферийными модулями или внешними сигналами. В отличие от сброса, при обслуживании запроса на прерывание выполняется специальная подпрограмма прерывания.
2. Каково различие между маскируемыми и немаскируемыми прерываниями?
Ответ: Немаскируемое прерывание не может быть запрещено программистом. Напротив, маскируемое прерывание может быть многократно разрешено и запрещено в ходе исполнения прикладной программы.
3. Каково различие между прерываниями по входам и ?
Ответ: И , и являются входами МК для подключения внешних источников запросов на прерывания. Но прерывания по входу — маскируемые, а по входу — немаскируемые.
4. Как организовать подсистему прерывания с несколькими внешними запросами для МК семейства 68HC12/HCS12, используя лишь один вход внешнего прерывания .
Ответ: Вход внешнего прерывания обладает низким активным уровнем сигнала. Это означает, что если сигнал на этом входе изменил свое значение с 1 на 0, то в МК генерируется запрос на прерывание. Множество сигналов запросов на прерывание следует объединить по И. Кроме того, каждый из этих сигналов следует подключить к отдельному входу порта МК. Тогда, если все сигналы запросов находятся в неактивном состоянии, на выходе элемента формируется И высокий логический уровень, и вход также в находится в неактивном состоянии. Если же на одном из входов запросов устанавливается низкий логический уровень, то на входе формируется активный уровень запроса, в результате по истечении некоторого времени МК переходит к выполнению подпрограммы прерывания. В этой подпрограмме МК опрашивает последовательно все линии порта, к которым подключены сигналы внешних запросов с целью определения, какой из сигналов вызвал прерывание. Далее МК переходит на подпрограмму обслуживания именно этого запроса. Схема подключения сигналов запросов к МК по предложенному способу приведена на рис. 4.16.
4.10.3. Вектора исключений
При переходе микроконтроллера в состояние прерывания или сброса должна реализовываться некоторая внутренняя последовательность действий, которая приведет к изменению текущего состояния счетчика команд центрального процессора, т.е. к исключению. Последнее вызовет исполнение подпрограммы прерывания или программного фрагмента начального запуска МК. Причем и подпрограмма прерывания, и программный фрагмент начального запуска должны быть разными и соответствовать тому событию, которое вызвало конкретное исключение. Другими словами, МК должен обладать аппаратными средствами, которые позволят ему начать программу с адреса, который определяется источником исключения.
В МК семейства 68HC12/HCS12 начальные адреса подпрограмм прерывания и начального запуска располагаются в специальной области памяти, которая называется таблицей векторов прерывания. Таблица векторов прерывания размещается в последних 128 ячейках резидентной линейно адресуемой Flash памяти программ. Это означает, что независимо от того, каким реальным объемом резидентного ПЗУ обладает конкретная модель МК, имеет или не имеет этот МК страничную адресацию памяти программ, таблица векторов прерывания будет помещена в адресном пространстве $FF80…$FFFF. Причем, не все 128 ячеек памяти могут быть заняты векторами исключений. Объем таблицы векторов определяется числом источников прерываний и сброса в конкретной модели МК.
| Адреса вектора | Источник исключения | Глобальная маска в регистре CCR | Биты разрешения прерывания в регистрах специальных функций | Значение регистра HPRIO для установления наивысшего уровня приоритета | |
|---|---|---|---|---|---|
| Регистр | Бит | ||||
| $FFFE, $FFFF | Внешний сброс | нет | нет | нет | — |
| $FFFC, $FFFD | Сброс от системы тактирования нет | COPCTL | CME, FCME | — | |
| $FFFA, $FFFB | COP | нет | нет | COP rate selected | — |
| $FFF8, $FFF9 | Сброс по несуществующему коду команды | нет | нет | нет | — |
| $FFF6, $FFF7 | Программное прерывание SWI | нет | нет | нет | — |
| $FFF4, $FFF5 | Внешнее прерывание XIRQ | X | нет | нет | — |
| $FFF2, $FFF3 | Внешнее прерывание IRQ | I | INTCR | IRQEN | $F2 |
| $FFF0, $FFF1 | Метки реального времени RTI | I | RTICTL | RTIE | $F0 |
| $FFEE, $FFEF | Канал 0 таймера | I | TMSK1 | C0I | $EE |
| $FFEC, $FFED | Канал 1 таймера | I | TMSK1 | C1I | $EC |
| $FFEA, $FFEB | Канал 2 таймера | I | TMSK1 | C2I | $EA |
| $FFE8, $FFE9 | Канал 3 таймера | I | TMSK1 | C3I | $E8 |
| $FFE6, $FFE7 | Канал 4 таймера | I | TMSK1 | C4I | $E6 |
| $FFE4, $FFE5 | Канал 5 таймера | I | TMSK1 | C5I | $E4 |
| $FFE2, $FFE3 | Канал 6 таймера | I | TMSK1 | C6I | $E2 |
| $FFE0, $FFE1 | Канал 7 таймера | I | TMSK1 | C7I | $E0 |
| $FFDE, $FFDF | Переполнение счетчика таймера | I | TMSK1 | TOI | $DE |
| $FFDC, $FFDD | Переполнение счетчика внешних событий | I | PACTL | PAOVI | $DC |
| $FFDA, $FFDB | Событие на входе счетчика внешних событий | I | PACTL | PAI | $DA |
| $FFD8, $FFD9 | Контроллер SPI | I | SP0CR1 | SPIE | $D8 |
| $FFD6, $FFD7 | Контроллер SCI | I | SP0CR2 | TIE, TCIE, RIE, ILIE | $D6 |
| $FFD4, $FFD5 | зарезервирован | I | — | — | $D4 |
| $FFD2, $FFD3 | Модуль ATD | I | ATDCTL2 | ASCIE | $D2 |
| $FFD0, $FFD1 | Модуль BDLC | I | BCR1 | IE | $D0 |
| $FF80, $FFC1 | зарезервирован | I | — | — | $80–$C0 |
| $FFC2, $FFC9 | зарезервирован | I | — | — | $C2–$C8 |
| $FFCA, $FFCB | Переполнение счетчика внешних событий B | I | PBCTL | PBOVI | $CA |
| $FFCC, $FFCD | Переполнение счетчика | I | MCCTL | MCZI | $CC |
| $FFCE, $FFCF | зарезервирован | I | — | — | $CE |
Рис. 4.17. Таблица векторов сброса и прерывания для МК MC68HC912B32
На рис. 4.17 приведен формат таблицы векторов прерываний для МК B32. В первой колонке приведены адреса двух ячеек памяти, в которых должен располагаться двухбайтовый адрес начала подпрограммы прерывания или сброса. Во второй колонке указан источник события исключения, подпрограмма обслуживания которого должна начинаться с адреса, записанного в соответствующих ячейках памяти. Если, например, на входе внешнего запроса будет установлен низкий логический уровень, и МК перейдет к обслуживанию прерывания поэтому запросу, то аппаратные средства МК считают 16-разрядный код из ячеек памяти с адресами $FFF2, $FFF3 и передадут его в счетчик адреса PC центрального процессора. Так начнет исполняться подпрограмма прерывания по внешнему запросу . В третьей колонке таблицы рис. 4.17 указан бит глобальной маски для каждого источника исключения. Обратите внимание, что все источники сброса и программное прерывание по команде SWI невозможно запретить под управлением программы. Остальные прерывания могут быть запрещены либо X–, либо I-битом в регистре признаков CCR центрального процессора. Причем установленный в 1 бит I запрещает сразу все прерывания, напротив которых он упомянут в таблице. Поэтому этот бит и носит название глобальной маски прерывания. В колонках 4 и 5 приведены имена регистров специальных функций и битов этих регистров, которые являются битами разрешения для соответствующих запросов на прерывание. Эти биты позволяют разрешить или запретить прерывание только от одного источника запроса. Для того чтобы запрос на прерывание поступил в центральный процессор, необходимо, чтобы глобальная маска прерывания I была сброшена, и бит разрешения соответствующего прерывания был установлен в 1. Например, с помощью таблицы рис. 4.17 можно получить справку о том, что прерывание по внешнему запросу будет разрешено, если бит разрешения внешнего прерывания IRQEN в регистре управления прерываниями INTCR будет установлен в 1, а бит глобальной маски прерывания I в 0. Формат регистра управления внешним прерыванием INTCR приведен на рис. 4.18. Последняя колонка таблицы рис. 4.17 содержит шестнадцатеричный код, который необходимо загрузить в регистр HPRIO для того, чтобы назначить соответствующему запросу наивысший уровень приоритета.
Рис. 4.18. Формат регистра INTCR
Внимательный читатель должен был заметить, что адреса ячеек памяти, в которых располагаются вектора исключений, находятся в защищенной области памяти. Эту область памяти невозможно стереть и затем занести в нее новые вектора. Для того чтобы программист в процессе отладки все-таки имел возможность использования подсистемы прерывания с произвольными векторами входа в подпрограммы, в отладочном режиме работы МК семейства 68HC12/HCS12 используют дополнительную таблицу векторов, которая располагается в незащищенной области памяти. Соответствие адресов таблиц векторов прерывания в отладочном и пользовательском режиме работы приведено на рис. 4.19. На рис. 4.19 представлены альтернативные адреса размещения векторов прерываний для МК MC68HC912B32. В других моделях МК альтернативная таблица может располагаться в области ОЗУ, поскольку она предназначена только для целей отладки.
| Адреса вектора | Источник исключения | Адрес передачи управления |
|---|---|---|
| $FFC0–$FFCF | зарезервирован | $F7C0–$F7CF |
| $FFD0 | Модуль BDLC | $F7D0 |
| $FFD2 | Модуль ATD | $F7D2 |
| $FFD4 | зарезервирован | $F7D4 |
| $FFD6 | Контроллер SCI | $F7D6 |
| $FFD8 | Контроллер SPI | $F7D8 |
| $FFDA | Событие на входе счетчика внешних событий | $F7DA |
| $FFDC | Переполнение счетчика внешних событий | $F7DC |
| $FFDE | Переполнение счетчика таймера | $F7DE |
| $FFE0 | Канал 7 таймера | $F7E0 |
| $FFE2 | Канал 6 таймера | $F7E2 |
| $FFE4 | Канал 5 таймера | $F7E4 |
| $FFE6 | Канал 4 таймера | $F7E6 |
| $FFE8 | Канал 3 таймера | $F7E8 |
| $FFEA | Канал 2 таймера | $F7EA |
| $FFEC | Канал 1 таймера | $F7EC |
| $FFEE | Канал 0 таймера | $F7EE |
| $FFF0 | Метки реального времени RTI | $F7F0 |
| $FFF2 | Внешнее прерывание IRQ | $F7F2 |
| $FFF4 | Внешнее прерывание XIRQ | $F7F4 |
| $FFF6 | Программное прерывание SWI | $F7F6 |
| $FFF8 | Сброс по несуществующему коду команды | $F7F8 |
| $FFFA | COP | $F7FA |
| $FFFC | Сброс от системы тактирования | $F7FC |
| $FFFE | Внешний сброс | $F7FE |
Рис. 4.19. Таблица адресов, которым передается управление исключениями в пользовательском и отладочном режимах работы МК
4.10.4. Система приоритетов для исключений
Среди представленного множества событий, которые могут вызвать исключения, ряд событий обладают большей значимостью для системы, чем другие. В микропроцессорной технике значимость события характеризуют термином «приоритет». События большей значимости обладают более высоким приоритетом. Рассматривая множество исключений для 68HC12/HCS12, можно отметить, что все немаскируемые источники исключений по умолчанию наделены более высоким приоритетом, нежели маскируемые. Поэтому, если в один и тот же момент времени поступят два запроса, то первым будет обслужен немаскируемый запрос, который обладает более высоким приоритетом. Затем будет выполнена подпрограмма обслуживания запроса с низшим приоритетом, в нашем случае этот запрос маскируемый.
Немаскируемые запросы исключений также ранжируются по приоритету. В приведенном ниже списке приоритет событий снижается с увеличением номера записи:
1. Внешний сброс по входу или сброс по нарастанию напряжения питания POR;
2. Сброс по монитору системы тактирования;
3. Сброс по переполнению сторожевого таймера COP;
4. Программное прерывание SWI;
5. Немаскируемое прерывание по входу .
Очередность приоритетов маскируемых прерываний отображена на рис. 4.17. Чем выше строка источника события в таблице векторов, тем выше его приоритет. Однако приоритет маскируемого прерывания может быть повышен посредством записи соответствующей комбинации битов в регистр уровня приоритета HPRIO. Код, который следует записать в регистр HPRIO для назначения выбранному источнику запросов наивысшего приоритета среди маскируемых прерываний, приведен в последней колонке таблицы рис. 4.17. Следует помнить, что изменение кода в регистре HPRIO возможно только при единичном значении глобальной маски прерываний I, т.е. когда маскируемые прерывания запрещены. После повышения уровня прерывания какого либо запроса остальные источники запросов сохраняют приведенное в таблице векторов прерываний рис. 4.17 распределение приоритетов.
1. Какой код должен быть записан в регистр HPRIO, чтобы приоритет прерывания от аналого-цифрового преобразователя стал наивысшим среди маскируемых прерываний?
Ответ: Код $D2 следует записать в регистр уровня приоритета HPRIO.
2. Приведите запись выражения на Си, которое реализует действие вопроса 1.
Ответ: HPRIO = 0xD2
3. Как изменятся приоритеты немаскируемых и маскируемых исключений после изменения приоритета прерывания от модуля АЦП в результате действий вопроса 1 или 2?
Ответ: Приоритеты немаскируемых исключений останутся без изменения. Приоритеты все маскируемых прерываний, кроме АЦП, понизятся на один уровень, но при этом по отношению друг к другу их приоритеты не изменятся.
4. Какие действия должен предпринять программист, чтобы после начального запуска МК присвоить входу наивысший приоритет среди маскируемых прерываний?
Ответ: Никаких. В соответствие с таблицей приоритетов на рис. 4.17 вход автоматически имеет наивысший приоритет среди маскируемых запросов.
4.10.5. Регистры подсистемы прерывания
Два регистра специальных функций используются для задания режимов подсистемы прерывания:
• INTCR — регистр управления внешним прерыванием по входу ;
• HPRIO — регистр уровня приоритета.
Формат регистра INTCR приведен на рис. 4.18. Для того чтобы разрешить прерывание по входу , необходимо командой CLI сбросить глобальную маску прерывания I в регистре признаков CCR центрального процессора и установить в 1 бит разрешения внешнего прерывания IRQEN в регистре INTCR (бит 6). Бит 7 регистра INTCR, именуемый IRQE, конфигурирует линию на прием запроса при низком уровне сигнала (при IRQE = 0) или только по перепаду сигнала с 1 на 0 (при IRQE = 1). В первом случае, если активный низкий уровень на входе установлен и поддерживается внешним устройством после завершения исполнения подпрограммы прерывания, МК воспримет такую ситуацию как новый запрос и снова перейдет к исполнению подпрограммы прерывания. Так будет продолжаться до тех пор, пока на входе внешнего прерывания не установится логическая 1. Во втором случае, когда внешнее событие фиксируется только по перепаду сигнала из 1 в 0, в аналогичных условиях будет распознан только один запрос на прерывание, соответственно и подпрограмма прерывания будет исполнена только один раз.
Рис. 4.20. Формат регистра HPRIO
Регистр уровня приоритета HPRIO предназначается для изменения уровня приоритета одного из источников маскируемых прерываний. Формат регистра HPRIO приведен на рис. 4.20. Если в регистр записать число, которое указано в правой колонке таблицы рис. 4.17, то соответствующий запрос получит наивысший приоритет среди группы маскируемых прерываний. В состоянии сброса МК регистр HPRIO устанавливается в $F2, что соответствует наивысшему уровню приоритета для запроса от внешнего устройства по входу , что и отражено в таблице векторов рис. 4.17.