M_CAN整理之m_can_ir_handling

此文为博世官网文档《m_can_an003_v1.2_ir_handling 》的译文。

1 Target

本应用笔记介绍M_CAN 3.1.0 至 3.3.0 版本中的中断处理机制。

2 Interrupt Lines

中断线路数量

M_CAN 具备2 条中断线路，分别为 m_can_int0 和 m_can_int1。

中断类型

M_CAN 采用电平触发式中断线路，具体规则如下：

高电平（'1'）：中断处于激活状态
低电平（'0'）：中断未激活

当 M_CAN 需要上报中断时，会将中断线路 1 和 / 或中断线路 2 置为逻辑高电平（'1'），并保持该电平状态，直至主机对中断进行服务处理。

3 中断寄存器

概述

用于中断处理的寄存器包含以下四类，各自承担不同功能：

IR：中断寄存器该寄存器存储各类中断标志位，M_CAN 会根据特定条件置位这些标志位。例如，当新报文进入接收 FIFO 0 时，IR 寄存器中的 RF0N 标志位（接收 FIFO 0 新报文）会被置位，且这些标志位会保持置位状态，直至主机将其清零。只要对应触发条件出现，M_CAN 就会置位 IR 寄存器中的相应中断标志位；但只有在 IE 寄存器中被使能的中断标志位，才会通过中断线路向外上报中断信号。
IE：中断使能寄存器 每个中断标志位均可通过 IE 寄存器进行使能或禁用配置。通过 IE 寄存器禁用某一中断，并不会影响 IR 寄存器中对应中断标志位的置位操作，IE 寄存器仅在生成中断线路电平信号前，对 IR 寄存器的标志位进行掩码处理。第 5 页的图 1 展示了 IE 寄存器在中断生成过程中的作用机制，默认状态下所有中断均为禁用状态。
ILS：中断线路选择寄存器通过配置 ILS 寄存器，可将每个中断标志位分配至两条中断线路中的任意一条。默认状态下，所有中断均被分配至 m_can_int0 线路。
ILE：中断线路使能寄存器 ILE 寄存器用于对中断线路进行整体使能或禁用控制，通往 CPU 的两条中断线路可被分别独立使能或禁用。

补充说明

中断标志位 IR.TCF（发送取消完成） 该标志位的置位由 TXBCIE 寄存器（发送缓冲区取消完成中断使能）的配置决定。M_CAN 最多可配置 32 个发送缓冲区（Tx Buffer），通过对 TXBCIE 寄存器进行配置，可单独使能或禁用每个发送缓冲区触发IR.TCF 中断的功能。例如，若 TXBCIE 寄存器的值为 0x2（二进制为 0000 0010），且发送缓冲区 1 的发送请求取消操作完成（可通过 TXBCF 寄存器确认），那么 IR 寄存器中的 IR.TCF 中断标志位会被置位。
中断标志位 IR.TC（发送完成） 该标志位的置位由 TXBTIE 寄存器（发送缓冲区发送完成中断使能）的配置决定。M_CAN 最多支持 32 个发送缓冲区，通过配置 TXBTIE 寄存器，可单独控制每个发送缓冲区是否能触发 IR.TC 中断。例如，若 TXBTIE 寄存器的值为 0x4（二进制为 0000 0100），且发送缓冲区 2 的报文发送操作完成（可通过TXBTO寄存器确认），那么 IR 寄存器中的 IR.TC 中断标志位会被置位。

4 清除中断

每个中断标志位可被单独清除。主机（CPU）需向对应标志位的比特位写入1 来完成清除操作，写入 0 则不会产生任何效果。

5 中断通知

图 1 展示了 M_CAN 如何通过中断线路向主机上报产生的中断，该过程可总结为以下四个步骤：

当对应的标志触发条件出现时，M_CAN 总会将 IR 寄存器中的相应中断标志位置位。其中，IR.TCF 和 IR.TC 两个中断标志位的置位，分别取决于 TXBCIE、TXBTIE 寄存器的配置，以及 TXBCF、TXBTO 寄存器的状态。
只有通过 IE 寄存器使能的中断，才会通过中断线路向主机发送中断信号。需注意的是，即便某一中断通过 IE 寄存器被禁用，M_CAN 仍会在对应条件满足时置位 IR 寄存器中的该中断标志位。
通过配置 ILS 寄存器，可将每个中断分配至两条中断线路中的任意一条。
若根据 ILE 寄存器中的 ILE.EINT0 和 ILE.EINT1 位，所选的中断线路处于使能状态，M_CAN 就会通过该中断线路向主机发送中断通知。

中断操作

步骤

主机对中断寄存器进行配置（详见第 3 章和第 5 章）。
M_CAN 通过 2 条中断线路上报中断信号。
主机执行中断服务程序（ISR）以处理 M_CAN 产生的中断。
中断服务程序读取 M_CAN 的 IR 寄存器，确定哪些中断标志位已置位。
（可选）主机可屏蔽掉所有不关注的中断标志位。
主机中断服务程序处理所有中断标志位并将其清除（详见第 4 章）。
中断服务程序终止。

注意事项

需精心设计中断处理策略，即如何处理单个中断以及如何清除对应标志位。以下两个与接收 FIFO0 相关的示例可说明这一点：

示例 1：先清除中断标志位 IR.RF0N，再从接收 FIFO0 中读取所有报文
- 该方法能确保中断服务程序从接收 FIFO0 中读取所有报文。
- 原因在于：若在读取接收 FIFO0 期间有新报文到达，中断标志位 IR.RF0N 会被再次置位，因此中断服务程序会被再次调用，主机届时将读取接收 FIFO0 中的新报文。
示例 2：先从接收 FIFO0 中读取所有报文，再清除中断标志位 IR.RF0N
- 该方法无法确保中断服务程序从接收 FIFO0 中读取所有报文。
- 试想以下场景：从接收 FIFO0 读取报文后、清除中断标志位 IR.RF0N 前，有新报文到达。此时由于在读取报文前已清除中断标志位 IR.RF0N，中断服务程序不会被再次调用，这意味着该报文会被 "遗忘" 在接收 FIFO0 中。
- 被遗忘的报文会在下一次有新报文存入接收 FIFO0 且中断服务程序被调用时，才被一并读取出来。

7 Software Examples

表 1 列出了演示中断处理操作的 C 语言函数，这些函数随本应用笔记一同提供。

Table 1: C functions that demonstrate interrupt handling

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| Name:m_can_interrupt_init(..) File:../m_can/m_can.c Description:该函数用于配置中断寄存器以处理中断。调用此函数时，M_CAN 应处于配置更改使能模式。 |
| Name:m_can_process_IRQ(..) File:../m_can/m_can_irq_handling.c Description:该函数用作 M_CAN 的中断服务程序（ISR）。 |
| Name:m_can_an001_high_priority_message_handling(..) File:../app_notes/app_note_001_rx_handling.c Description:该示例演示了高优先级报文的处理方式。接收节点的中断寄存器被配置为处理特定中断（如 IR.HPM 和 IR.RF0W）。 |

本应用笔记包含编译示例所需的全部 C 源文件。文件_info.txt 中提供了每个源文件的简短说明。