嵌入式-第5章異常處理

1、TM嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用異常處理異常處理復(fù)位和中斷復(fù)位和中斷嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容本章介紹本章介紹MC9S12DG128的復(fù)位和中斷的復(fù)位和中斷 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 掌握掌握MC9S12DG128的復(fù)位種類的復(fù)位種類 掌握掌握MC9S12DG128的中斷源的中斷源 掌握掌握MC9S12DG128的中斷響應(yīng)方式的中斷響應(yīng)方式 掌握掌握MC9S12DG128的中斷程序編寫方法的中斷程序編寫方法嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用正常情況下，單片機(jī)以正常情況下，單片機(jī)以有序有序的方式相應(yīng)程的方式相應(yīng)程序的執(zhí)行，以明確的序的執(zhí)行，以明確的獲取獲取解碼解碼執(zhí)行執(zhí)行順序處

2、順序處理各種指令。理各種指令?？赡馨l(fā)生的異常會(huì)打破這種時(shí)間的順序流?？赡馨l(fā)生的異常會(huì)打破這種時(shí)間的順序流。將一個(gè)正常程序流的中斷歸為一個(gè)異常。將一個(gè)正常程序流的中斷歸為一個(gè)異常。異常異常可進(jìn)一步分為可進(jìn)一步分為中斷中斷和和復(fù)位復(fù)位。 嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用異異 常常復(fù)位復(fù)位 上電復(fù)位上電復(fù)位 外部復(fù)位外部復(fù)位 計(jì)算機(jī)工作正常計(jì)算機(jī)工作正常(COP)復(fù)位復(fù)位 時(shí)鐘監(jiān)控復(fù)位時(shí)鐘監(jiān)控復(fù)位中中 斷斷不可屏蔽不可屏蔽 XIRQ 軟件中斷指令軟件中斷指令( SWI ) 指令陷阱指令陷阱可屏蔽可屏蔽 IRQ 定時(shí)器溢出定時(shí)器溢出 脈沖累加器溢出脈沖累加器溢出 串行通信接口串行通信接口(SCI) 串

3、行外圍設(shè)備借口串行外圍設(shè)備借口(SPI) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ATD) 鍵盤喚醒鍵盤喚醒 嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用 上電復(fù)位上電復(fù)位（Power-On Reset ） 外部復(fù)位外部復(fù)位（External Hardware Reset ） 計(jì)算機(jī)工作正常計(jì)算機(jī)工作正常（Computer Operating Properly）復(fù)位復(fù)位 時(shí)鐘監(jiān)控時(shí)鐘監(jiān)控（Crystal Monitor ）復(fù)位復(fù)位嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用 由由VDD引腳的正跳變初始化引腳的正跳變初始化 8192 E-clock 延時(shí)以保證晶振穩(wěn)定。延時(shí)以保證晶振穩(wěn)定。 VDDCPU CLKDATA BUS/ADDR

4、ESS BUSIRESET8192 ECLK Cycles V F P P P V - VECTOR FETCHF - FREE CYCLEP - PROGRAM FETCHFFFE FFFE 1st Opcode 2nd Opcode 3rd Opcode 128 ECLK Cycles 64 ECLK Cycles嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用沒有延時(shí)保證晶振穩(wěn)定。沒有延時(shí)保證晶振穩(wěn)定。 上電復(fù)位和上電復(fù)位和RESET引腳復(fù)位共用一個(gè)復(fù)位向量引腳復(fù)位共用一個(gè)復(fù)位向量$FFFE$FFFF。 64 ECLK CYCLES 32 ECLK CYCLESCPU CLK DATA BUS/ADDR

5、ESS BUS RESETIRESET 96 E ClocksSAMPLE PIN FFFE FFFE 1st Opcode 2nd Opcode3nd Opcode不能使用簡(jiǎn)單不能使用簡(jiǎn)單RC復(fù)位電路！復(fù)位電路！嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用完整的復(fù)位電路完整的復(fù)位電路簡(jiǎn)單復(fù)位電路簡(jiǎn)單復(fù)位電路MC34064/MC33064嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用 用于：用于： 當(dāng)時(shí)鐘停止或變慢后自動(dòng)復(fù)位；當(dāng)時(shí)鐘停止或變慢后自動(dòng)復(fù)位； 提高系統(tǒng)可靠性。提高系統(tǒng)可靠性。 復(fù)位發(fā)生在：復(fù)位發(fā)生在： 如果時(shí)鐘監(jiān)視允許且時(shí)鐘頻率低于預(yù)先確定的限定值時(shí)如果時(shí)鐘監(jiān)視允許且時(shí)鐘頻率低于預(yù)先確定的限定值時(shí) 時(shí)鐘監(jiān)視

6、器復(fù)位的矢量地址是時(shí)鐘監(jiān)視器復(fù)位的矢量地址是$FFFCFFFD，其優(yōu)，其優(yōu)先級(jí)僅低于上電復(fù)位先級(jí)僅低于上電復(fù)位。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用PLLCTL CRG PLL 控制寄存器（控制寄存器（$003A）Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0CMEPLLONAUTOACQ000SCMEReset11110001CRG = Clock and Reset Generation moduleCMEClock Monitor Enable 1 = Monitor is enabled 0 = Monitor is disabledSCMESelf-Cl

7、ock-Mode Enable 1 = SCM is enabled 0 = SCM is disabled嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用目的目的 為為CPU提供從異常事件中恢復(fù)的機(jī)制提供從異常事件中恢復(fù)的機(jī)制用于用于 提高系統(tǒng)可靠性并保證提高系統(tǒng)可靠性并保證MCU不會(huì)被長(zhǎng)期不會(huì)被長(zhǎng)期“掛起掛起”COP復(fù)位的矢量地址是復(fù)位的矢量地址是$FFFCFFFD注意：注意：COP必須在超時(shí)前被服務(wù)。必須在超時(shí)前被服務(wù)。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用COPCTL - CRG COP 控制寄存器（控制寄存器（$003C）Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0WC

8、OPRSBCK000CR2CR1CR0Reset00000000WCOP - Window COP Mode 1 = Window COP operation 0 = Normal COP operationCR2:0COP 看門狗定時(shí)器超時(shí)時(shí)間間隔看門狗定時(shí)器超時(shí)時(shí)間間隔嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用ARMCOP - CRG COP Arm/Reset Timer（$003F）Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0Reset00000000為了防止定時(shí)器過期，執(zhí)行的程序必須在倒計(jì)數(shù)為了防止定時(shí)器過期，執(zhí)行的程序必須在倒計(jì)數(shù)定時(shí)器失效前向定時(shí)器失效前

9、向ARM/RESET COP定時(shí)器寄存定時(shí)器寄存器（器（COPRST）中寫入）中寫入$55和和$AA。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用 不可屏蔽中斷不可屏蔽中斷 XIRQ 非法指令陷阱非法指令陷阱 軟件中斷指令軟件中斷指令 可屏蔽中斷可屏蔽中斷嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用SWI實(shí)質(zhì)上是一條實(shí)質(zhì)上是一條指令指令，但其執(zhí)行過程，但其執(zhí)行過程與中斷相同，即通過中斷矢量確定目標(biāo)地址，與中斷相同，即通過中斷矢量確定目標(biāo)地址，中斷矢量為中斷矢量為$FFF6$FFF7，它自動(dòng)保存，它自動(dòng)保存MCU的寄存器和返回地址，最后必須通過的寄存器和返回地址，最后必須通過RTI指令返回。指令返回。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌

10、入式系統(tǒng)及應(yīng)用MCU正常工作時(shí)，每次取址得到的都是正常工作時(shí)，每次取址得到的都是由匯編或編譯程序生成的有效操作碼，由匯編或編譯程序生成的有效操作碼，MCU能夠正確解釋并執(zhí)行它們，但當(dāng)受到干擾或能夠正確解釋并執(zhí)行它們，但當(dāng)受到干擾或系統(tǒng)出現(xiàn)混亂時(shí)，可能得到無法識(shí)別的操作系統(tǒng)出現(xiàn)混亂時(shí)，可能得到無法識(shí)別的操作碼，即碼，即非法指令非法指令，這時(shí)，這時(shí)MCU自動(dòng)產(chǎn)生一次中自動(dòng)產(chǎn)生一次中斷，中斷矢量地址為斷，中斷矢量地址為$FFF8$FFF9。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用XIRQ是非屏蔽中斷引腳，無論是非屏蔽中斷引腳，無論MCU處于哪種處于哪種運(yùn)行狀態(tài)，該引腳一旦被拉成低電平，運(yùn)行狀態(tài)，該引腳一旦被

11、拉成低電平，MCU執(zhí)行執(zhí)行完當(dāng)前指令后，都會(huì)響應(yīng)該中斷，中斷矢量為完當(dāng)前指令后，都會(huì)響應(yīng)該中斷，中斷矢量為$FFF4$FFF5。該中斷一般用于該中斷一般用于系統(tǒng)掉電系統(tǒng)掉電、硬件故障硬件故障等重要場(chǎng)等重要場(chǎng)合，當(dāng)合，當(dāng)MCU處于等待或暫停模式時(shí)，該中斷將處于等待或暫停模式時(shí)，該中斷將喚喚醒醒MCU。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用序號(hào)序號(hào)堆棧地址堆棧地址入棧內(nèi)容入棧內(nèi)容說明說明1SP 2RTNH:RTNL保存中斷返回地址保存中斷返回地址2SP 4YH:YL保存變址寄存器保存變址寄存器Y3SP 6XH:XL保存變址寄存器保存變址寄存器X4SP 8B:A保存累加器保存累加器B:A(D)5SP 9C

12、CR保存程序狀態(tài)字保存程序狀態(tài)字CCR 中斷響應(yīng)前，堆棧必須有效，即堆棧指針中斷響應(yīng)前，堆棧必須有效，即堆棧指針SP必須指向一個(gè)有效的必須指向一個(gè)有效的RAM區(qū)，而且堆棧的大小必須不少于區(qū)，而且堆棧的大小必須不少于9個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用1. RESET2. 時(shí)鐘監(jiān)控復(fù)位時(shí)鐘監(jiān)控復(fù)位3. COP 看門狗復(fù)位看門狗復(fù)位4. 非法指令陷阱非法指令陷阱5. 軟件中斷指令（軟件中斷指令（SWI）6. XIRQ一般來說，不可屏蔽中斷比可屏蔽中斷的優(yōu)先級(jí)高。一般來說，不可屏蔽中斷比可屏蔽中斷的優(yōu)先級(jí)高。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用

13、嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用INTCR 中斷控制寄存器（中斷控制寄存器（$001E）Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0IRQEIRQEN000000Reset01000000IRQE - Interrupt Select Edge Sensitive 1 = IRQ PIN is configured for negative edge 0 = IRQ PIN is configured for level sensitiveIRQEN - External IRQ Enable 1 = IRQ PIN is connected

14、 to interrupt logic 0 = IRQ PIN is disconnected from interrupt logic嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用HPRIO 高優(yōu)先級(jí)設(shè)定寄存器（高優(yōu)先級(jí)設(shè)定寄存器（$001F）Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0PSEL7PSEL6PSEL5PSEL4PSEL3PSEL2PSEL10Reset11110010 該寄存器用于將某個(gè)可屏蔽中斷的優(yōu)先級(jí)該寄存器用于將某個(gè)可屏蔽中斷的優(yōu)先級(jí)“推進(jìn)推進(jìn)”為可屏蔽中斷的最高可能中斷。復(fù)位后該寄存器默為可屏蔽中斷的最高可能中斷。復(fù)位后該寄存器默認(rèn)值為認(rèn)值為$F

15、2，則，則IRQ（$FFF2，$FFF3）中斷在可屏）中斷在可屏蔽中斷中的優(yōu)先級(jí)最高。蔽中斷中的優(yōu)先級(jí)最高。嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用默認(rèn)狀態(tài)：默認(rèn)狀態(tài)： 在進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，在進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，I位自動(dòng)置位自動(dòng)置1，禁止其他可屏蔽中斷，禁止其他可屏蔽中斷 即使有優(yōu)先級(jí)更高的中斷請(qǐng)求，也必須等當(dāng)前中斷服務(wù)程序執(zhí)行完以后才能響應(yīng)即使有優(yōu)先級(jí)更高的中斷請(qǐng)求，也必須等當(dāng)前中斷服務(wù)程序執(zhí)行完以后才能響應(yīng) 優(yōu)先級(jí)的作用只有在多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí)在能體現(xiàn)優(yōu)先級(jí)的作用只有在多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí)在能體現(xiàn) 無法實(shí)現(xiàn)中斷嵌套無法實(shí)現(xiàn)中斷嵌套如果在進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，手動(dòng)對(duì)如果在進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)

16、，手動(dòng)對(duì)I位清零：位清零： 任何其他可屏蔽中斷都可以被響應(yīng)，無論其優(yōu)先級(jí)有多高任何其他可屏蔽中斷都可以被響應(yīng)，無論其優(yōu)先級(jí)有多高HPRIO寄存器寄存器 寫入寫入HPRIO中的中斷向量的后八位，可以改變?cè)撝袛嗟膬?yōu)先級(jí)中的中斷向量的后八位，可以改變?cè)撝袛嗟膬?yōu)先級(jí) 同樣，優(yōu)先級(jí)的作用只有在多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí)在能體現(xiàn)同樣，優(yōu)先級(jí)的作用只有在多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí)在能體現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用運(yùn)運(yùn) 行行運(yùn)運(yùn) 行行運(yùn)運(yùn) 行行等等 待待運(yùn)運(yùn) 行行等等 待待中斷中斷 A中斷中斷 B程序程序低優(yōu)先級(jí)低優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)中斷中斷A請(qǐng)求請(qǐng)求中斷中斷B請(qǐng)求請(qǐng)求等等 待待人人人人平平等等嵌入式系統(tǒng)

17、及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用運(yùn)運(yùn) 行行運(yùn)運(yùn) 行行運(yùn)運(yùn) 行行等等 待待運(yùn)運(yùn) 行行運(yùn)運(yùn) 行行等等 待待中斷中斷 A中斷中斷 B程序程序低優(yōu)先級(jí)低優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)中斷中斷B請(qǐng)求請(qǐng)求中斷中斷B被掛起被掛起中斷中斷A請(qǐng)求請(qǐng)求長(zhǎng)長(zhǎng)幼幼不不分分嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用運(yùn)運(yùn) 行行運(yùn)運(yùn) 行行等等 待待運(yùn)運(yùn) 行行運(yùn)運(yùn) 行行等等 待待中斷中斷 A中斷中斷 B程序程序低優(yōu)先級(jí)低優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)中斷中斷A請(qǐng)求請(qǐng)求中斷中斷B請(qǐng)求請(qǐng)求中斷中斷B返回返回運(yùn)運(yùn) 行行等等級(jí)級(jí)森森嚴(yán)嚴(yán)嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用1. 在中斷服務(wù)程序中，首先在中斷服務(wù)程序中，首先對(duì)對(duì) I 清零清零，即，即EnableInterru

18、pts2. 選擇選擇優(yōu)先級(jí)更高的中斷源優(yōu)先級(jí)更高的中斷源可以進(jìn)入響應(yīng)中斷可以進(jìn)入響應(yīng)中斷3.設(shè)置優(yōu)先等級(jí)設(shè)置優(yōu)先等級(jí)兩級(jí)兩級(jí)一個(gè)中斷源為低優(yōu)先級(jí)，其他為高優(yōu)先級(jí)一個(gè)中斷源為低優(yōu)先級(jí)，其他為高優(yōu)先級(jí)在低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序中，對(duì)在低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序中，對(duì) I 位清零位清零在高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序中，不清零在高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序中，不清零多級(jí)多級(jí)利用局部的中斷屏蔽位利用局部的中斷屏蔽位比如比如Timer Channel0 的中斷屏蔽位的中斷屏蔽位 TIE_C0I嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用例如：例如： 中斷向量地址中斷向量地址 $FFF0 $FFF1 為低優(yōu)先級(jí)為低優(yōu)先級(jí) 其他的中斷為高優(yōu)先級(jí)其他的中斷為高優(yōu)先級(jí) 在在$FFF0 $FFF1 中斷服務(wù)程序中，中斷服務(wù)程序中，EnableInterrupts (I位清零位清零) 其他的中斷包括自己都可以在中斷服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)，被響應(yīng)其他的中斷包括自己都可以在中斷服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)，被響應(yīng) 在其他的中斷服務(wù)程序中，在其他的中斷服務(wù)程序中，I位不清零（默認(rèn)）位不清零（默認(rèn)） 只有當(dāng)前中斷服務(wù)程序執(zhí)行完后，才能響應(yīng)其他的中斷請(qǐng)求只有當(dāng)前中斷服務(wù)程序執(zhí)行