关于ARM嵌套矢量中断控制器 (NVIC)

幸得安然

NVIC 是 Cortex-M 处理器不可或缺的部分，它为处理器提供了卓越的中断处理能力。

Cortex-M 处理器使用一个矢量表，其中包含要为特定中断处理程序执行的函数的地址。接受中断时，处理器会从该矢量表中提取地址。

为减少门数和提高系统灵活性，Cortex-M 处理器采用基于堆栈的异常模型。一旦发生异常，Cortex-M 处理器就会将关键通用寄存器推到堆栈上。一旦完成入栈和指令取回，就会执行中断服务例程或故障处理程序，然后自动还原寄存器以使中断的程序恢复正常执行。这种方法不再需要编写对于传统 C 语言中断服务例程来说执行堆栈操作所必需的汇编器包装程序，从而大大方便了应用程序的开发。NVIC 支持多个中断的嵌套（入栈），通过运用较高优先级来允许某一中断的较早执行。对硬件中断的全面响应

Cortex-M 系列处理器的中断响应是从发出中断信号到执行中断服务例程的周期数。它包括：

• 检测中断
• back-to-back 或 late arriving 的最佳处理（参见下文）
• 提取中断向量地址
• 将易损坏的寄存器入栈
• 跳转到中断处理程序
  

这些任务在硬件中执行，并且包含在为 Cortex-M 处理器报出的中断响应周期时间中。在许多其他架构中，这些任务必须在软件的中断处理程序中执行，从而引入延迟并带来复杂性。

NVIC 中的 Tail chaining
在 Back to back 中断的情况下，传统系统会重复完整的状态保存和还原周期两次，从而导致更高的延迟。Cortex-M 处理器通过在 NVIC 硬件中实现 Tail chaining 技术来简化活动的中断和挂起的中断之间的切换。处理器状态会在进入中断时自动保存，并在退出中断时恢复。由于与软件实现相比周期数减少，因而可显著提高低频系统的性能。
NVIC 对迟到的较高优先级中断的响应
如果在为上一个中断执行堆栈推送期间较高优先级的中断迟到，NVIC 会立即提取新的矢量地址来为挂起的中断提供服务，如上所示。Cortex-M NVIC 对这些可能性提供具有确定性的响应并支持迟到和抢占。
NVIC 进行的堆栈弹出抢占
同样，如果异常到达，NVIC 将放弃堆栈弹出并立即为新的中断提供服务，如上所示。通过抢占并切换到第二个中断而不完成状态还原和保存，NVIC 以具有确定性的方式实现了缩短延迟。

（ARM官方资料）