Файл: ATxmega-rus.doc

Адрес	Наименование	Бит 7	Бит 6	Бит 5	Бит 4	Бит 3	Бит 2	Бит 1	Бит 0
+0x00	CTRL	-	-	PER[3:0]				ENABLE	CEN
+0x01	WINCTRL	-	-	WPER[3:0]				WEN	WCEN
+0x02	STATUS	-	-	-	-	-	-	-	SYNCBUSY

12Прерывания и программируемый многоуровневый контроллер прерываний

12.1Отличительные особенности

Отдельный вектор у каждого прерывания
Малое и предсказуемое время реагирования на прерывания
Программируемый многоуровневый контроллер прерываний
3 программируемых уровня прерываний
Выборочная схема обработки приоритета низкоуровневых прерываний (фиксированная или карусельная)
Немаскируемые прерывания (NMI)
Векторы прерываний могут перемещены в начало загрузочного сектора

12.2Обзор

Прерывания сигнализируют об изменении состояния в УВВ и могут использоваться для управления ходом выполнения программы. Каждое из УВВ может поддерживать одно или несколько прерываний и каждое из этих прерываний может быть раздельно разрешено или запрещено. Запрос на прерывание генерируется в том случае, если в какой-либо момент после его разрешения обнаруживается соответствующее ему условие. У каждого прерывания имеется отдельный вектор прерывания.

Программируемый многоуровневый контроллер прерываний (PMIC-контроллер) отвечает за обработку запросов прерываний с учетом их приоритетов и уровней. После того, как запрос прерывания подтверждается PMIC-контроллером, в счетчик программы загружается адрес вектора прерывания, а затем выполняется процедура обработки прерывания.

Каждое из прерываний поддерживает возможность настройки уровня его приоритета: низкий, средний и высокий. Прерывания среднего уровня способны прерывать выполнение процедуры обработки прерывания низкого уровня. В свою очередь, прерывания высокого уровня могут прерывать процедуры обработки прерываний низкого и среднего уровней. Приоритетность обработки прерываний равного уровня зависит от числового значения адреса вектора прерывания: чем меньше адрес вектора прерывания, тем выше его приоритет. Опционально, приоритетность прерываний низкого уровня может определяться карусельным методом (round-robin), который гарантирует обработку каждого из прерываний за определенное количество времени.

Также предусмотрена поддержка немаскируемых прерываний (NMI).

12.3Принцип действия

Чтобы генерация прерываний стала возможной, необходимо установить бит общего разрешения прерываний (бит I) в регистре статуса ЦПУ. После подтверждения прерывания, теряется возможность сброса бита I. Кроме того, перед тем как использовать тот или иной уровень прерываний, его работу нужно разрешить.

После разрешения прерывания и обнаружения его условия, PMIC-контроллер принимает запрос на обработку прерывания. Далее, в зависимости от уровня и приоритета, прерывание переходит либо в статус "подтверждено", либо в статус "отправлено". Если прерывание подтверждается, то в счетчик программы загружается вектор прерывания. По адресу вектора прерывания обычно находится команда перехода к процедуре обработки прерывания. После выхода из процедуры обработки прерывания, возобновляется выполнение программы с того же места, где возникло прерывание. Перед переходом к обслуживанию отправленного прерывания выполняется одна инструкция.

Регистр статуса PMIC-контроллера содержит всю необходимую информацию о состоянии, которая гарантирует возврат PMIC-контроллера на корректный уровень прерывания после выполнения инструкции RETI (возврат из прерывания) в конце процедуры обработки прерывания. Во время выхода из прерывания, PMIC-контроллер перейдет в то состояние, в котором он был перед вводом прерывания. Автоматическое сохранение регистра статуса (SREG) при поступлении запроса на прерывание не предусмотрено. Инструкцию RET (возврат из подпрограммы) нельзя использовать для возврата из процедуры обработки прерывания, т.к. она не возвращает PMIC-контроллер в корректное состояние.

12.4Прерывания

Все прерывания и вектор сброса имеют отдельный адрес в пространстве памяти программ. По наименьшему адресу памяти программ расположен вектор сброса. У каждого из прерываний имеются отдельные биты, с помощью которых можно разрешить или запретить прерывание, а также выбрать его уровень. Данные биты находятся в регистрах управления тех УВВ, которые поддерживают генерацию прерываний. Более детально об этом см. в разделах, посвященных описанию таких УВВ.

У каждого из прерываний имеется связанный с ним флаг прерывания. Данный флаг устанавливается, когда возникает условие для генерации прерывания, независимо от того, разрешено оно или нет. Флаги большинства прерываний автоматически сбрасываются при переходе на вектор прерывания. Флаг прерывания можно сбросить и программно. Для этого необходимо выполнить запись в него единицы. Имеется несколько флагов прерываний, которые не сбрасываются автоматически при переходе на вектор прерывания. Также имеется еще ряд прерываний, флаги которых автоматически сбрасываются при выполнении чтения или записи связанного с ними регистра. Подробности см. в описании каждого отдельного флага прерывания.

Если, во время обработки или отправки запроса одного прерывания, возникает условие для генерации еще одного, но более низкоприоритетного, прерывания, флаг этого прерывания запомнится в установленном состоянии до тех пор, пока до него не дойдет очередь. Если же прерывание не разрешено, но возникает условие для его генерации, флаг прерывания будет все одно установлен и сохранен в таком состоянии до разрешения прерывания или программного сброса этого флага. Аналогичным образом, если возникает одно или несколько условий прерываний, когда сброшен бит общего разрешения прерываний, будут установлены соответствующие флаги прерываний и запомнены в таком состоянии до общего разрешения прерываний. В дальнейшем, очередность обработки всех отправленных запросов будет выполняться с учетом их приоритета.

Предусмотрена возможность блокировки прерываний при выполнении кода программы из защищенного сектора, например, когда запрограммированы биты Boot Lock. Такая возможность улучшает защищенность программы (подробности по настройкам lock-бит см. в описании программирования памяти программ).

Прерывания автоматически блокируются на 4 цикла синхронизации ЦПУ после выполнения записи корректной сигнатуры в регистр защиты от изменения конфигурации (см. раздел 3.12 "Защита от изменения конфигурации").

12.4.1Немаскируемые прерывания (NMI)

Немаскируемые прерывания (NMI) полностью реализованы на аппаратном уровне. Не предусмотрена возможность выбора, какое прерывание относится к NMI, а какое будет обычным. Перед тем как использовать немаскируемые прерывания, их необходимо разрешить. Какие именно NMI поддерживаются микроконтроллером, необходимо уточнить в документации.

Немаскируемое прерывание исполняется, независимо от установки бита I, и не изменяет его состояние. Ни одно из других прерываний не может прервать обработку NMI-прерывания. При одновременном поступлении запросов на обработку нескольких NMI-прерываний, они будет обработаны с учетом их приоритета, который определяется по значениям адресов векторов прерываний: чем меньше адрес, тем выше приоритет прерывания.

12.4.2Задержка реагирования на прерывание

Задержка реагирования на прерывание для всех разрешенных прерываний составляет не менее 5 циклов синхронизации ЦПУ. В течение этих 5 циклов синхронизации выполняется помещение счетчика программы в стек. После завершения этих 5 циклов синхронизации, выполняется процедура обработки прерывания, на переход к которой с вектора прерывания необходимо еще три цикла синхронизации.

Если прерывание возникает в момент исполнения многоцикловой инструкции, то сначала завершается выполнение этой инструкции, а уже затем обслуживается прерывание. Если прерывание возникает, когда МК находится в экономичном режиме работы, то задержка реагирования на прерывание увеличивается еще на 5 циклов синхронизации. Кроме того, к этому времени также нужно прибавить время, необходимое микроконтроллеру для выхода из выбранного экономичного режима работы.

Выход из процедуры обработки прерывания требует пять циклов синхронизации. В течение этих пяти циклов синхронизации, из стека извлекается адрес возврата в счетчик программы и инкрементируется указатель стека.

12.5Уровень прерывания

Для каждого из источников прерываний можно раздельно задать уровень прерывания. Во время получения запроса на прерывание PMIC-контроллер также принимает информацию о его уровне. Уровни прерываний и соответствующие им значения бит приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1. Уровни прерываний

Настройка уровня прерывания	Групповая конфигурация	Описание
00	OFF	Прерывание отключено
01	LO	Прерывание низкого уровня
10	MED	Прерывание среднего уровня
11	HI	Прерывание высокого уровня

Уровень прерывания запроса на прерывание сравнивается с текущими уровнем и статусом в контроллере прерывания. Если поступивший запрос на прерывание имеет более высокий приоритет, чем тот, что обрабатывается в данный момент, то обработка низкоприоритетного прерывания будет прервана. По завершении обработки прерывания с более высоким приоритетом, будет продолжено выполнение процедуры обработки более низкоприоритетного прерывания.

12.6Приоритет прерывания

Все прерывания, помимо уровня, также имеют приоритет. При одновременном поступлении запросов от нескольких источников прерываний, очередность их обработки будет определяться с учетом их уровня и приоритета. Приоритезация прерываний может быть статической или динамической (карусельной, round-robin). Приоритезация прерываний высокого и среднего уровней, а также немаскируемых прерываний является только статической, а приоритезация низкоуровневых прерываний может быть как статической, так и динамической (задается пользователем).

12.6.1Статическая приоритезация

Векторы прерываний имеют фиксированные адреса. Когда применяется статическая приоритезация, очередность обработки прерываний одного и того же уровня будет зависеть от значения адреса вектора прерывания: чем меньше адрес, тем выше приоритет прерывания. Таблицу векторов прерываний с указанием базовых адресов для всех встроенных модулей и УВВ, которые поддерживают генерацию прерываний, можно найти в документации на МК. Кроме того, в конце каждого раздела этого руководства, посвященного описанию того или иного модуля и УВВ, приводится обзор прерываний и их смещения адреса по отношению к базовому адресу прерывания модуля или УВВ.

Рисунок 12.1. Статическая приоритезация

12.6.2Динамическая приоритезация

В применениях с частой генерацией низкоуровневых прерываний статическая приоритезация может привести к ситуации, когда одни прерывания обрабатываются часто, а до других - очередь просто не доходит. Для исключения таких ситуаций предусмотрена опциональная динамическая приоритезация низкоуровневых прерываний. Когда она разрешается, в момент поступления запросов от одного или нескольких источников низкоприоритетных прерываний, наименьший приоритет будет иметь то прерывание, которое обрабатывалось последним.

Рисунок 12.2. Динамическая приоритезация

12.7Перемещение векторов прерываний между сектором прикладной программы и загрузочным сектором

По умолчанию, векторы прерываний расположены в секторе прикладной программы. Однако, при необходимости, их можно переместить в начало загрузочного сектора Flash-памяти.

12.8Описание регистров

12.8.1STATUS - регистр статуса PMIC-контроллера

Бит

+0x00

NMIEX

HILVLEX

MEDLVLEX

LOLVLEX

STATUS

Чтение/запись

Чт.

Нач значение

Бит 7 - NMIEX: обработка немаскируемого прерывания

Данный флаг устанавливается на время обработки немаскируемого прерывания. Сброс флага выполняется при выполнении инструкции возврата из процедуры обработки прерывания (RETI).

Биты 6:3 - Res: резервные биты

Данные биты являются резервными и всегда считываются с нулевыми значениями. Для совместимости с более новыми МК, выполняя запись в этот регистр, всегда записывайте нули в резервные биты.

Бит 2 - HILVLEX: обработка прерывания высокого уровня

Данный флаг находится в высоком состоянии, когда выполняется обработка прерывания высокого уровня или когда обработка прерывания прервана немаскируемым прерыванием. Флаг автоматически сбрасывается при выходе из процедуры обработки прерывания (т.е. при выполнении инструкции RETI).

Бит 1 - MEDLVLEX: обработка прерывания среднего уровня

Данный флаг находится в высоком состоянии, когда выполняется обработка прерывания среднего уровня или когда обработка прерывания прервана немаскируемым прерыванием или прерыванием высокого уровня. Флаг автоматически сбрасывается при выходе из процедуры обработки прерывания (т.е. при выполнении инструкции RETI).

Бит 0 - LOLVLEX: обработка прерывания низкого уровня

Данный флаг находится в высоком состоянии, когда выполняется обработка прерывания среднего уровня или когда обработка прерывания прервана немаскируемым прерыванием или прерыванием более высокого уровня. Флаг автоматически сбрасывается при выходе из процедуры обработки прерывания (т.е. при выполнении инструкции RETI).

12.8.2INTPRI - регистр приоритета прерываний PMIC Priority Register

Бит

+0x01

INTPRI[7:0]

INTPRI

Чтение/запись

Чт/Зап

Нач значение

Bit 7:0 - INTPRI: приоритет прерывания

После разрешения динамической приоритезации, в данном регистре будет сберегаться вектор последнего подтвержденного низкоуровневого прерывания. Хранящийся в этом регистре вектор прерывания имеет наименьший приоритет в случае поступления запросов от еще одного или нескольких источников низкоуровневых прерываний. Записью в этот регистр можно воздействовать на очередность обработки прерываний. После отключения динамической приоритезации содержимое регистра не обнуляется, поэтому, если необходимо использовать статическую приоритезацию, в этот регистр необходимо записать нулевое значение.

12.8.3CTRL - регистр управления PMIC-контроллером

Бит

+0x02

RREN

IVSEL

HILVLEN

MEDLVLEN

LOLVLEN

CTRL

Чтение/запись

Чт/Зап

Чт.

Чт/Зап

Нач значение

Смотрите также файлы

L12.doc

L13.doc

L07.doc

Вопросы к экзамену.doc

L09.doc

Файл: ATxmega-rus.doc

11.8Обзор регистров

12Прерывания и программируемый многоуровневый контроллер прерываний

12.1Отличительные особенности

12.2Обзор

12.3Принцип действия

12.4Прерывания

12.4.1Немаскируемые прерывания (NMI)

12.4.2Задержка реагирования на прерывание

12.5Уровень прерывания

12.6Приоритет прерывания

12.6.1Статическая приоритезация

12.6.2Динамическая приоритезация

12.7Перемещение векторов прерываний между сектором прикладной программы и загрузочным сектором

12.8Описание регистров

12.8.1STATUS - регистр статуса PMIC-контроллера

12.8.2INTPRI - регистр приоритета прерываний PMIC Priority Register

12.8.3CTRL - регистр управления PMIC-контроллером

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно