ARM Cortex-M3 MCU的I2C&DMA操作被頻繁的中斷打掛了

在項目開發的過程中，發現程式總是死在判斷DMA一次傳輸是否完成這個標誌位上。進一步回退分析，發現是在I2C讀的過程中，有使用到DMA去取外部I2C設備的data。

但是data並沒有讀完，Data為32bits，DMA在讀到18bits時，就出現讀不到data bit了。導致I2C硬體模塊不能進一步動作，SCK一直被拉低，沒有clock輸出，SDA也是如此。

下麵是通過示波器抓到的波形：

在上面的波形圖中，綠色的是SCK，藍色的是SDA。

在第一幅波形圖中，有2段波形，第一段連續的I2C波形，經過確認I2C硬體和DMA配合是正常的。第二段則是有一段I2C波形，然後就SCK和SDA就都被拉低了。

將第一幅圖的第2段波形放大，就是第二副圖看到的情況。可以很明顯的看到SCK輸出有被其他因素打斷。I2C吐出幾個clock，被其他因素打斷了，clock線即SCK被拉低一段時間，然後clock線再繼續吐出幾個clock。

直到I2C被頻繁中斷，clock吐不出來為止，SCK和SDA都被拉低，此時明顯的I2C和DMA的配合過程被其他因素頻繁的干擾打死了。

通過示波器抓到的波形驗證了這一點，然後再來分析代碼和串口輸出，發現是外部GPIO一直有中斷輸入，Cortex-M3 MCU頻繁的響應中斷，導致I2C&DMA操作被打掛了。

有什麼辦法來解決這個問題？

方法就是在I2C和DMA操作的過程開始處關閉所有中斷，而在操作結束的時候重新打開中斷，以免I2C&DMA操作被其他中斷打斷。

ARM MDK編譯環境自帶的編譯器ARMCC，含有內置的c函數，可供操作中斷用：

__enable_irq();

__disable_irq();

不過debug發現這兩個函數只會在privileged mode使用。也就是說需要Cortex-M3 MCU先進入privileged mode，才能調用這兩個函數。

用什麼方法讓MCU從user mode切換到privileged mode呢，exception handler！

可以用SVC啦，軟體可以利用SVC製造一個exception，然後在exception handler中利用MCU的privileged mode來完成自己的任務。有點類似於linux裡面的系統調用。

SVC exception可以調用SVC函數，而SVC函數可以傳入參數，也可以返回參數。轉為系統調用而設計。

舉個例子，用戶程式調用read()這個系統調用，read()會引發SVC exception，進而調用SVC函數，read()函數的參數傳遞給SVC函數，SVC在內核態執行硬體動作，並將SVC函數的返回結果，作為read()函數的返回，返回給用戶程式。當然linux裡面並不一定是SVC，這裡只是做個類比。

也就是說SVC可以完成從用戶態到內核態的轉變，不讓用戶直接操作硬體。用戶只需要記住系統調用API的名字和函數即可，而不用管硬體的具體實現。

所以這裡我們就把I2C讀的操作放在一個SVC函數裡面去實現，並且在SVC函數的開始處調用__disable_irq();在函數的結束處，調用__enable_irq()。

經過驗證，I2C&DMA操作再也不會被中斷打斷了。

參考資料：

1. http://www.keil.com/pack/doc/cmsis/Core/html/group___core___register__gr.html#details
2. cortex-M3權威指南