LPC1114外部中断

LPC1114的每一个引脚都可以响应一个外部中断，所以有多少个引脚就有多少个外部中断。但LPC1114的中断系统非常强大，外部中断只是它其中的一小部分。因此，要用好外部中断，就必须先来了解LPC1114的整个中断系统。下面就来看一下它的中断系统。

在LPC11xx系列处理器中，有一个部分被称为“私有外设总线”（Private peripheral bus），它位于Memory map中地址为0xE0000000~0xE0100000的地方，包含有下表中的几个核心外设。

其中的Nested Vectored Interrupt Contorller（NVIC）就是中断系统，被称为“内嵌套向量中断控制器”。它与处理器内核紧密耦合，可实现低中断延迟及对新中断的有效处理。它具有以下特征：

拥有32路向量中断；每个中断的优先级均可编程设置为0~192（步长64），数值越小优先级越高，0级为最高优先级；支持电平和边沿触发中断；支持中断尾链；拥有一个外部不可屏蔽中断NMI。

NVIC所涉及到的寄存器如下表所示。

从表中可以看出，每个寄存器都是32位的结构，都具有可读可写的属性，复位值都为全0。其中ISER寄存器是设置中断的使能，32位对应32路中断，值为1使能中断，值为0不使能中断。ICER寄存器是设置中断的禁能，32位对应32路中断，值为1禁能中断，值为0不禁能。ISPR寄存器是设置中断的挂起，32位对应32路中断，值为1挂起，值为0不挂起。ICPR寄存器是清除中断的挂起，32位对应32路中断，值为1清除挂起，值为0不清除挂起。IPR0~7寄存器是设置中断优先级。

下面是NVIC寄存器组所对应的结构体形式（位于头文件core_cm0.h中）。

typedef struct
{
__IO uint32_t ISER[1]; /*!< Offset: 0x000 (R/W) Interrupt Set Enable Register */
uint32_t RESERVED0[31];
__IO uint32_t ICER[1]; /*!< Offset: 0x080 (R/W) Interrupt Clear Enable Register */
uint32_t RSERVED1[31];
__IO uint32_t ISPR[1]; /*!< Offset: 0x100 (R/W) Interrupt Set Pending Register */
uint32_t RESERVED2[31];
__IO uint32_t ICPR[1]; /*!< Offset: 0x180 (R/W) Interrupt Clear Pending Register */
uint32_t RESERVED3[31];
uint32_t RESERVED4[64];
__IO uint32_t IP[8]; /*!< Offset: 0x300 (R/W) Interrupt Priority Register */
} NVIC_Type;

因NVIC寄存器组的基址为0xE000E100，所以要将基址指针强制转换为上述结构体，还必须要加上下面的定义。

#define SCS_BASE (0xE000E000UL) /*!< System Control Space Base Address */
#define NVIC_BASE (SCS_BASE + 0x0100UL) /*!< NVIC Base Address */
#define NVIC ((NVIC_Type *) NVIC_BASE ) /*!< NVIC configuration struct */

接下来给出的是上面NVIC32位寄存器所对应的32路中断向量的中断源。

为了能描述上面的32路中断源，在C语言中运用了枚举类型，代码如下所示（位于头文件lpc11xx.h中）。

typedef enum IRQn
{
/****** Cortex-M0 Processor Exceptions Numbers ***************************************************/
NonMaskableInt_IRQn = -14, /*!< 2 Non Maskable Interrupt */
HardFault_IRQn = -13, /*!< 3 Cortex-M0 Hard Fault Interrupt */
SVCall_IRQn = -5, /*!< 11 Cortex-M0 SV Call Interrupt */
PendSV_IRQn = -2, /*!< 14 Cortex-M0 Pend SV Interrupt */
SysTick_IRQn = -1, /*!< 15 Cortex-M0 System Tick Interrupt */
/****** LPC11xx/LPC11Cxx Specific Interrupt Numbers **********************************************/
WAKEUP0_IRQn = 0, /*!< All I/O pins can be used as wakeup source. */
WAKEUP1_IRQn = 1, /*!< There are 13 pins in total for LPC11xx */
WAKEUP2_IRQn = 2,
WAKEUP3_IRQn = 3,
WAKEUP4_IRQn = 4,
WAKEUP5_IRQn = 5,
WAKEUP6_IRQn = 6,
WAKEUP7_IRQn = 7,
WAKEUP8_IRQn = 8,
WAKEUP9_IRQn = 9,
WAKEUP10_IRQn = 10,
WAKEUP11_IRQn = 11,
WAKEUP12_IRQn = 12,
CAN_IRQn = 13, /*!< CAN Interrupt */
SSP1_IRQn = 14, /*!< SSP1 Interrupt */
I2C_IRQn = 15, /*!< I2C Interrupt */
TIMER_16_0_IRQn = 16, /*!< 16-bit Timer0 Interrupt */
TIMER_16_1_IRQn = 17, /*!< 16-bit Timer1 Interrupt */
TIMER_32_0_IRQn = 18, /*!< 32-bit Timer0 Interrupt */
TIMER_32_1_IRQn = 19, /*!< 32-bit Timer1 Interrupt */
SSP0_IRQn = 20, /*!< SSP0 Interrupt */
UART_IRQn = 21, /*!< UART Interrupt */
Reserved0_IRQn = 22, /*!< Reserved Interrupt */
Reserved1_IRQn = 23,
ADC_IRQn = 24, /*!< A/D Converter Interrupt */
WDT_IRQn = 25, /*!< Watchdog timer Interrupt */
BOD_IRQn = 26, /*!< Brown Out Detect(BOD) Interrupt */
FMC_IRQn = 27, /*!< Flash Memory Controller Interrupt */
EINT3_IRQn = 28, /*!< External Interrupt 3 Interrupt */
EINT2_IRQn = 29, /*!< External Interrupt 2 Interrupt */
EINT1_IRQn = 30, /*!< External Interrupt 1 Interrupt */
EINT0_IRQn = 31, /*!< External Interrupt 0 Interrupt */
} IRQn_Type;

从上述代码中可以看出，除了32路中断源外，还加入了优先级更高5个中断源。这里先不进行说明，在后面用到时再来讨论。定义好上述代码后，就可以来写中断所需要的函数了。下面就是依据CMSIS规范所定义的8个中断操作函数（位于头文件core_cm0.h中）。

1.允许某个中断或异常

static __INLINE void NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
NVIC->ISER[0] = (1 << ((uint32_t)(IRQn) & 0x1F));
}

2.禁止某个中断或异常

static __INLINE void NVIC_DisableIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
NVIC->ICER[0] = (1 << ((uint32_t)(IRQn) & 0x1F));
}

3.读取某个中断或异常的挂起状态

static __INLINE uint32_t NVIC_GetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
return((uint32_t) ((NVIC->ISPR[0] & (1 << ((uint32_t)(IRQn) & 0x1F)))?1:0));
}

4.把某个中断或异常的挂起状态设为1

static __INLINE void NVIC_SetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
NVIC->ISPR[0] = (1 << ((uint32_t)(IRQn) & 0x1F));
}

5.把某个中断或异常的挂起状态清为0

static __INLINE void NVIC_ClearPendingIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
NVIC->ICPR[0] = (1 << ((uint32_t)(IRQn) & 0x1F)); /* Clear pendinginterrupt*/
}

6.把某个中断或异常的可配置优先级设为1

static __INLINE void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)
{
if(IRQn < 0) {
SCB->SHP[_SHP_IDX(IRQn)] = (SCB->SHP[_SHP_IDX(IRQn)] & ~(0xFF << _BIT_SHIFT(IRQn))) |
(((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xFF) << _BIT_SHIFT(IRQn)); }
else {
NVIC->IP[_IP_IDX(IRQn)] = (NVIC->IP[_IP_IDX(IRQn)] & ~(0xFF << _BIT_SHIFT(IRQn))) |
(((priority << (8 - __NVIC_PRIO_BITS)) & 0xFF) << _BIT_SHIFT(IRQn)); }
}

7.读取某个中断或异常的优先级

static __INLINE uint32_t NVIC_GetPriority(IRQn_Type IRQn)
{

if(IRQn < 0) {
return((uint32_t)((SCB->SHP[_SHP_IDX(IRQn)] >> _BIT_SHIFT(IRQn) ) >> (8 - __NVIC_PRIO_BITS))); } /* get priority for Cortex-M0 system interrupts */
else {
return((uint32_t)((NVIC->IP[ _IP_IDX(IRQn)] >> _BIT_SHIFT(IRQn) ) >> (8 - __NVIC_PRIO_BITS))); } /* get priority for device specific interrupts */
}

8.复位NVIC

static __INLINE void NVIC_SystemReset(void)
{
__DSB(); /* Ensure all outstanding memory accesses included buffered write are completed before reset */
SCB->AIRCR = ((0x5FA << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos)| SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk);
__DSB(); /* Ensure completion of memory access */
while(1); /* wait until reset */
}

在上述函数中有几点要说明一下，一是数组的引用其取值只能是0（即第一个元素），这是因为在结构体定义中只定义了一个数组元素，且由于需要利用数组的地址连续性来对映CPU物理地址，所以也不能将其定义为一个普通变量；二是关键字“__INLINE”在头文件core_cm0.h中已做了宏定义“#define __INLINE __inline”，__inline是通知编译器其后面的函数为内联形式；三是中断源IRQn要与0x1F与一下，是为了屏蔽高27位的值，因为中断源的最大值只到31，所以只用了32位中的低5位（31的二进制是11111，十六进制是0x1F）；四是在函数的参数中，由于引入了枚举类型，所以可以在调用函数的时候，在参数部分可直接使用枚举中的名称，这样就可以省去记忆32个中断源在32位寄存器中的对应位置，便于书写和阅读。例如，要开启端口0的外部中断，执行程序“NVIC_EnableIRQ(EINT0_IRQn)”即可。

上述就是LPC1114中的整个中断系统，即“内嵌套向量中断控制器”。可以看出，它控制着整个处理器32路中断源的使能与挂起等8个动作，功能非常强大。但做为外部中断的端口中断源却只有4个，即EINT0_IRQn、EINT1_IRQn、EINT2_IRQn、EINT3_IRQn四个。而每一个端口又对应有12个引脚（端口3为6个）又都可以产生外部中断，那怎么来判断是那个引脚上申请的中断呢？这就需要借助前面“通用输入/输出端口”部分介绍过的MIS寄存器了。在外部中断响应的服务程序内，判别MIS寄存器的各个位，值为1的位所对应的就是触发本次外部中断的引脚。

和所有的单片机一样，在中断响应后，程序指针会跳转到相应的中断向量入口处去执行中断服务程序，而在C语言中则是以特定形式的中断入口函数来呈现。比如EINT0_IRQn、EINT1_IRQn、EINT2_IRQn、EINT3_IRQn四个端口的外部中断入口函数分别如下：

void PIOINT0_IRQHandler(void)
{
端口0的中断服务程序部分
}
void PIOINT1_IRQHandler(void)
{
端口1的中断服务程序部分
}
void PIOINT2_IRQHandler(void)
{
端口2的中断服务程序部分
}
void PIOINT3_IRQHandler(void)
{
端口3的中断服务程序部分
}
上述函数的名称是不能改变的，它标志着特定的中断入口，除了四个外部中断以外的其它中断源，也有各自的中断入口函数，它们都位于起动文件“startup_LPC11xx.s”中，在以后用到时再讨论，这里就不给出了。

下面来讨论一个外部中断的例子，要求使用外部中断来实现按键控制LED的亮灭。程序代码如下（假设KEY接在GPIO1.9，LED接在GPIO1.0）：

#include
//=================端口1的外部中断服务程序=====================
void PIOINT1_IRQHandler(void)
{
if((LPC_GPIO1->MIS&0x200)==0x200)//检测是否是GPIO1.9引脚上的中断
{
LPC_GPIO1->MASKED_ACCESS[1] = 0; //开启LED
while(LPC_GPIO1->MASKED_ACCESS[512] != 0x200); //等待GPIO1.9引脚按键释放
LPC_GPIO1->MASKED_ACCESS[1] = 1; //关闭LED
}
LPC_GPIO1->IC |= 0x200; //清除GPIO1.9引脚上的中断标志
}
//==========================主程序============================
int main(void)
{
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<16); //使能IOCON时钟
LPC_IOCON->R_PIO1_0 = 0XD1; //把芯片上的33脚设置为GPIO1.0功能
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL &= ~(1<<16); //禁能IOCON时钟
LPC_GPIO1->DIR &= ~(1<<9); //设置GPIO1.9为输入方向
LPC_GPIO1->DIR |= (1<<0); //设置GPIO1.0为输出方向
LPC_GPIO1->MASKED_ACCESS[1] = 1; //输出高电平，关闭LED
LPC_GPIO1->IS &= ~(1<<9); //选择中断为边沿触发
LPC_GPIO1->IEV &= ~(1<<9); //选择下降沿触发
LPC_GPIO1->IE |= (1<<9); //设置中断P1.9不被屏蔽
NVIC_EnableIRQ(EINT1_IRQn); //使能GPIO1中断
while(1)
{
;
}
}

把上述程序编译后下载到LPC1114中，给系统上电，可以看出在按下KEY后LED亮，放开KEY后LED灭，达到了使用外部中断控制的目的。

最后说明一点，如果需要打开或关闭中断“总中断”，可调用“__enable_irq();和__disable_irq();”来实现，它们是通过调用汇编语言来实现这一操作的，具体的原型在头文件“core_cmFunc.h”中，可自行查看，这里就不详述了。