一個(gè)跟STM32F0中斷優(yōu)先級(jí)有關(guān)的話題

     經(jīng)過跟他深入溝通，了解到STM32F031跟外界有UART數(shù)據(jù)通信并開啟了RXNE接收中斷，還有對(duì)外的AD采樣動(dòng)作，通過定時(shí)器定時(shí)觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換，并開啟了ADC1的轉(zhuǎn)換完成中斷。AD觸發(fā)間隔為2秒。再就是些其它對(duì)外的GPIO操作的東西。他陳述當(dāng)波特率低于9600，甚至更低時(shí)就很難遇到丟包的現(xiàn)象，只要當(dāng)波特率達(dá)到115200甚至更高時(shí)，就比較容易丟包，經(jīng)常丟一個(gè)兩個(gè)不等，波特率越高越容易丟。

     客戶給USART1的時(shí)鐘源配置的是48M系統(tǒng)時(shí)鐘。按理說，STM32F0芯片的UART的波特率跑個(gè)200K是很輕松的事。讓他用示波器在芯片RX腳監(jiān)測(cè)外界傳輸過來的信號(hào)，當(dāng)外界發(fā)送方的波特率即使在200K左右時(shí)波形還是很干凈漂亮，看來不存在信號(hào)畸變的問題。

     因?yàn)樗�談到開啟了UART RX中斷和ADC的EOC中斷，我懷疑他的中斷優(yōu)先級(jí)配置可能有問題。察看其代碼后，發(fā)現(xiàn)關(guān)于UARTTX/RX中斷與ADC的EOC中斷優(yōu)先級(jí)一樣的 。

     看到這里，基本算是找到原因了，只待進(jìn)一步驗(yàn)證。

    外界不定期通過UART發(fā)送數(shù)據(jù)給MCU，當(dāng)它收到一個(gè)數(shù)據(jù)本該通過RX中斷請(qǐng)求去讀取數(shù)據(jù)時(shí)，如果此刻碰上ADC的EOC中斷服務(wù)程序剛剛開始或正在執(zhí)行途中，由于二者優(yōu)先級(jí)一樣，那UART的RX 中斷就得至少等待ADC中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行到彈棧前的時(shí)間。若在這個(gè)等待期間內(nèi)UART又收到了第二個(gè)數(shù)據(jù)甚至更多，那就會(huì)發(fā)生溢出導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

     那為什么會(huì)只是偶爾發(fā)生而且波特率高更容易發(fā)生呢？這也不難理解。

    波特率高意味著傳送速度快，相應(yīng)的每個(gè)字符的傳送時(shí)間就短，即收到一個(gè)字符后，下一個(gè)字符來得也快。而每次的ADC的中斷程序執(zhí)行時(shí)間是相對(duì)固定的，最糟糕的情形就是產(chǎn)生UART RX中斷請(qǐng)求時(shí)碰到EOC中斷服務(wù)程序剛剛開始，這樣等待時(shí)間最長(zhǎng)。在UART接收到數(shù)據(jù)等待ADC中斷釋放CPU期間，新的數(shù)據(jù)來得越快，丟數(shù)據(jù)的幾率就越高。當(dāng)然了，不是每次都是碰到那個(gè)最糟糕的情形，最好的情形就是碰上ADC中斷服務(wù)程序剛好執(zhí)行完畢。

     反過來講，如果UART傳輸波特率比較低，意味著單個(gè)字符傳輸時(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)。碰到ADC中斷服務(wù)程序先得到響應(yīng)情況下，或許等人家執(zhí)行完了再來取“待取走”的數(shù)據(jù)還來得及，尤其不在最糟糕的情形下。

    當(dāng)該工程師將UART RX中斷優(yōu)先級(jí)配置為高于ADC的中斷優(yōu)先級(jí)后就再?zèng)]那個(gè)麻煩了。

     順便說說上面那紅色語句“等待ADC中斷繼續(xù)執(zhí)行直到彈棧前”。

    這句紅色的話意思是說，在上面情況下，UART中斷請(qǐng)求等待EOC中斷運(yùn)行到執(zhí)行POP之前的時(shí)刻就可得到響應(yīng)而去執(zhí)行UART RX中斷服務(wù)程序，并不急著執(zhí)行EOC中斷的POP彈棧動(dòng)作，隨之的UART中斷服務(wù)程序也無需壓棧操作，UART中斷程序執(zhí)行完畢后再回來做彈棧動(dòng)作，然后回到主循環(huán)的中斷處接著運(yùn)行。這就是平常所說的咬尾中斷。不難看出，這樣可以大大提升中斷響應(yīng)速度。具體到本案,這個(gè)咬尾操作一定程度上減少了丟碼機(jī)會(huì)。

    
    既然提到了咬尾中斷,可能很多人聽說過晚到中斷。所謂晚到中斷，簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序正在壓�；騽倝簵Ｍ戤厱r(shí)發(fā)生更高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求,高優(yōu)先級(jí)中斷不再做PUSH壓棧操作，等到低優(yōu)先級(jí)中斷壓棧完畢即直接運(yùn)行高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序,隨后再返回來接著執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序，之后再做POP彈棧操作。

    前面提到的STM32F0 的兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)相同情況下，都是假定中斷請(qǐng)求在時(shí)間上錯(cuò)開了的情況。如果二者同時(shí)到達(dá)，那CPU先響應(yīng)哪一個(gè)呢？就看二者在中斷矢量表的序號(hào)，誰的序號(hào)小就先響應(yīng)誰。

     另外，玩過CORTEX M3/M4內(nèi)核MCU的人，比方STM32F1，STM32F2，STM32F3，STM32F4等芯片的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，CORTEX M0 內(nèi)核的MCU的中斷管理跟其它CORTEX M3/M4內(nèi)核的在中斷優(yōu)先級(jí)管理上是有差異的。

    M3/M4的MCU在中斷優(yōu)先級(jí)做分組管理，分搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)。只有強(qiáng)占優(yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求才可以打斷低搶占優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序；搶占優(yōu)先級(jí)相同的情況下，高響應(yīng)優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求頂多可以優(yōu)先獲得響應(yīng)權(quán)。而M0內(nèi)核芯片的中斷優(yōu)先級(jí)不再做分組管理，誰的優(yōu)先級(jí)高就優(yōu)先響應(yīng)并可打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序。

     當(dāng)在系統(tǒng)里開啟多個(gè)中斷事件時(shí)，要合理安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)，有些時(shí)候可能還需精心安排。對(duì)于初學(xué)者，因?yàn)橹袛鄡?yōu)先級(jí)問題處理不當(dāng)而導(dǎo)致麻煩的情況時(shí)有發(fā)生。再就是對(duì)于中斷服務(wù)程序，如果不是必需，代碼盡量精簡(jiǎn)，不要累贅，能放到中斷外部處理的就盡量放到外部去。