Exception 與 Interrupt

• Interrupt 是由內部 timer 或 I/O 裝置發出的。
• Exception 是由於程式 Error 或是處於異常狀態才會發出。

上圖是(Exception Nuber 1~15) ARM Cortex-M 架構的 內部定義的 Exception，16~255 就是 Interrupt 是開發人員要自己定義，在ARM的架構上來說，Interrupt是一種Exception。

• Reset：
  • Power-on rest
• NMI: 無法被Mask 的 interrupt
• Hard fault: 這個故障的功能就是當kernel運行到錯誤的程式碼會導致產生硬體故障，用於指示出程序出現不可修復的異常，需要程式人員關注與處理。
• MemManage: 在 MPU (記憶體保護單元) 發生的一些記憶體管理的錯誤
• Bus fault: 在獲取指令、資料讀寫、獲取中斷向量檢測到訪問錯誤則產生Bus故障。
• Usage fault: 一些錯誤程序導致的異常，例如使用一條無效的指令或是非法的狀態轉換
• SVC:SVC 參考資料
• PendSV:如果systick搶佔了其他ISRs，不會在其中執行上下文切換。會等到全部的ISRs執行完畢後(期間一定是無任務排程的)，才執行pendsv異常，完成上下文的切換。==差別在於生成pendsv異常的時機
• SYSTICK:系統滴答定時器（SYSTICK）中斷 cortex-M3 的SVC、PendSV異常`
• IRQ: 通常是週邊或外部輸入產生的

Exception 優先權

每個Exception都有自己的優先權，在ARM Cortex-M中數值越小代表優先權越高，因為IRQ 都是從０開始設定優先權數值，Exception Nuber 1~15 通常在軟體會被定義成-14~-1。

在發生Exception時,會直接備份一些暫存器(xPSR,R15,R14,R12,R3,R2,R2,R1,R0)，比較特別的是這些備份機制在硬體層就直接做掉了，不需要軟體額外來做，return 就把他還原。

Priority Group

在ARM Cortex-M裡，設定優先權的register bits被分為兩個欄位

• group priority(靠近MSB這一邊)（或稱為preempt priority）
  • 如果一個exception handler正在執行，突然一個exception又進來，假設此exception 的 group priority 比你大的話就可以 preempt。
• subpriority within group(靠近LSB這一邊)
  • 如果有多個相同優先權的exception handler在等待執行(Pending)，那麼先比較subpriority，比較高的排前面先執行，如果還是一樣，Exception Number小的優先。

Excpetion 有 四種狀態

• Pending - 中斷信號已經被asserted，即中斷已經到來，並且被識別到，這個可以是硬體產生或軟體產生的。此時處於等待CPU處理的階段。
• Active - 中斷已經被CPU確認過，並且當前中斷正在被處理。此時同一個中斷不會被遞交到此狀態的CPU。直到此中斷不再處於active狀態
• Pending & Active - 中斷正在處理，並且新的中斷也已經到來。
• Inactive - 描述中斷沒有到來的狀態，這裡的定義是，不是處於active和pending狀態。

參考資料

【嵌入式放牛班】Cortex-M Interrupt
淺談優先權，從ARM Cortex-M到FreeRTOS設定