Cortex-M3咬尾中斷與晚到中斷基礎(chǔ)知識(shí)介紹

咬尾中斷

Cortex-M3 內(nèi)核發(fā)生中斷時(shí)，硬件會(huì)自動(dòng)將 XPSR、PC、LR、R12、R3、R2、R1 和 R0 這 8 個(gè)寄存器壓入棧，其余的 R4~R11、LR、XPSR 寄存器的備份則需要由 C 編譯器去做。

我們知道每次中斷操作有三部曲：入棧+ISR+出棧。**Cortex-M3 內(nèi)核支持中斷嵌套。所謂中斷嵌套就是高優(yōu)先級(jí)的中斷可以打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷轉(zhuǎn)而去執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢再去接著執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序。

若在高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生了低優(yōu)先級(jí)中斷，那么低優(yōu)先級(jí)中斷需要等高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢才能去執(zhí)行。

對(duì)于后者兩個(gè)中斷是串行執(zhí)行的，如果按照每個(gè)中斷備份、恢復(fù)寄存器的過程，那么高優(yōu)先級(jí)中斷先將上述 8 個(gè)寄存器壓入棧中，等執(zhí)行完畢再從棧中彈出這 8 個(gè)寄存器，緊接著低優(yōu)先級(jí)中斷再將這 8 個(gè)寄存器壓入棧中，等執(zhí)行完畢再從棧中彈出，這么做對(duì)這 8 個(gè)寄存器重復(fù)入棧出棧 2 次，浪費(fèi)了時(shí)間，Cortex-M3 內(nèi)核采用咬尾中斷機(jī)制避免這種問題發(fā)生，來看下圖：

Cortex-M3不會(huì)再出棧這些寄存器，而是繼續(xù)使用上一個(gè)異常已經(jīng)壓棧好的結(jié)果，消除出棧和入棧操作的耗時(shí)。這樣一來我們執(zhí)行兩次中斷只需要：入棧+ISR1+ISR2+出棧。

咬尾中斷看上去好像后一個(gè)異常把前一個(gè)的尾巴咬掉了，前前后后只執(zhí)行了一次PUSH/POP操作。這兩個(gè)異常之間的“時(shí)間溝”就變窄了很多，大大提高了效率！

與常規(guī)中斷處理（ARM7）的比較：

晚到中斷

Cortex-M3的中斷處理還有另一個(gè)機(jī)制，它強(qiáng)調(diào)了優(yōu)先級(jí)的作用，這就是 “晚到的異常處理” 。

這里有一種情況，低優(yōu)先級(jí)中斷先發(fā)生，而在低優(yōu)先級(jí)中斷壓棧的過程中又發(fā)生了高優(yōu)先級(jí)的中斷，這時(shí)高優(yōu)先級(jí)中斷就會(huì)搶占低優(yōu)先級(jí)中斷，如果高優(yōu)先級(jí)中斷再壓棧然后執(zhí)行，再出棧，低優(yōu)先級(jí)中斷執(zhí)行再出棧，這樣對(duì)這 8 個(gè)寄存器又是重復(fù)入棧出棧 2 次，做了無用功，Cortex-M3 內(nèi)核采用晚到中斷機(jī)制避免這種問題發(fā)生，來看下圖：

比如，若在響應(yīng)某低優(yōu)先級(jí)異常#1的早起，檢測(cè)到了高優(yōu)先級(jí)異常#2，則只要#2沒有太晚，就能以“晚到中斷”的方式處理，在入棧完畢后執(zhí)行ISR#2。如圖所示：

如果異常#2來得太晚，以至于已經(jīng)執(zhí)行了ISR#1的指令，則按普通的搶占處理，這會(huì)需要更多的處理器時(shí)間和額外32字節(jié)的堆?？臻g。在ISR#2執(zhí)行完畢后，則以“咬尾中斷”的方式來啟動(dòng)ISR#1的執(zhí)行。