ARM Cortex-M用于控制中断和异常处理的寄存器:BASEPRI、PRIMASK 和 FAULTMASK

在ARM Cortex-M处理器中，BASEPRI、PRIMASK 和 FAULTMASK 是用于控制中断和异常处理的系统级寄存器。它们的主要区别在于作用范围和灵活性，以下是详细说明：

1. PRIMASK

• 功能：
禁用除以下情况的异常和所有中断（Maskable Interrupts,即IRQ）：
• NMI（不可屏蔽中断）
• Hard Fault（硬件故障）
• 作用机制：
设置 PRIMASK（通过 MSR PRIMASK, #1）会把当前优先级提为0，来屏蔽除NMI和Hard Fault之外的所有异常和中断。即所有可更改优先级的异常和中断会被屏蔽。
• 典型用途：
快速进入临界区，保护关键代码段不被中断打断。 如RTOS任务切换或共享资源访问等应用。
• 特点：
• 简单易用，对系统实时性影响较大，长时间开启可能导致高优先级中断无法响应。

2. FAULTMASK

• 功能：
类似 PRIMASK，但额外禁用Hard Fault（硬件故障），并允许更高优先级的异常（如NMI）继续运行。
• 作用机制：
设置 FAULTMASK（通过 MSR FAULTMASK, #1）会把当前优先级提升到 - 1,会禁用所有中断和大部分异常，仅允许NMI。
• 典型用途：
在异常处理程序中临时屏蔽可能引发嵌套故障的操作（如内存访问）。
• 特点：
• 比 PRIMASK 更严格，可能影响系统稳定性。
• 仅在特权模式（Privileged Mode）下可修改。

3. BASEPRI

• 功能：
基于优先级的动态中断屏蔽，仅屏蔽优先级低于阈值的中断。
• 作用机制：
设置 BASEPRI（通过 MSR BASEPRI, #priority）允许优先级高于阈值的中断继续执行，低于阈值的被屏蔽。例如，若 BASEPRI=0x40，则优先级数值 ≥ 0x40 的中断不会被屏蔽。
• 典型用途：
灵活控制中断优先级，允许高优先级任务/中断优先执行，同时屏蔽低优先级中断。
• 特点：
• 更精细的控制，避免完全禁用所有中断。
• 需要合理设置优先级阈值，否则可能导致意外屏蔽。

对比总结

使用建议

• 优先使用 BASEPRI：
在需要平衡实时性和中断响应时，通过设置合理的优先级阈值来屏蔽低优先级中断。
• 谨慎使用 PRIMASK/FAULTMASK：
仅在需要完全禁用中断时使用（如临界区保护），并尽快恢复以避免系统不稳定。
• 注意特权模式：
FAULTMASK 和 BASEPRI 的修改通常需在特权模式下进行（如通过 SVC 或系统服务调用）。

示例代码（CMSIS风格）

// 屏蔽所有IRQ（使用PRIMASK）
void DisableInterrupts(void) {
    __set_PRIMASK(1);
}

// 恢复中断（使用PRIMASK）
void EnableInterrupts(void) {
    __set_PRIMASK(0);
}

// 动态设置BASEPRI（屏蔽优先级<0x40的中断）
void SetPriorityThreshold(uint32_t threshold) {
    __set_BASEPRI(threshold);
}

理解这三个寄存器的差异有助于优化实时系统的中断管理，避免因不当屏蔽导致的性能问题或系统故障。