R8Cの割り込み

割り込みというのは、CPUが実行中の処理に関係なく、何らかの条件を満たすと現在の処理を中断し、特定の処理を実行させることの出来る、CPUの機能です。処理中の内容に一時的に割り込んで、別の処理を実行するため、割り込みと呼ばれます。

R8Cの割り込みは、何通りかの分け方でいくつかに分類できますが、その分類のしかたの1つに、ノンマスカブル割り込みとマスカブル割り込みがあります。

マスカブル割り込み: 割り込み要因を満たしても、Iフラグや割り込み優先レベルによっては後回しにされることのある割り込み
ノンマスカブル割り込み: 条件が満たされると何がなんでも実行される割り込み。

ここで、Iフラグと割り込み優先レベルについて説明します。

Iフラグ: CPUのFLGレジスタのフラグの1つで、マスカブル割り込みを制御するためのものです。アセンブリを利用して変更が可能です。マスカブル割り込みは、Iフラグがセットされているときのみ発生します。また、割り込み発生時にIフラグは自動でクリアされます。(割り込みから復帰時に自動で元に戻る)
割り込み優先レベル: マスカブル割り込みの制御レジスタに設定できる0から7の値で、これがIPL(CPUのFLGレジスタの一部に配置される、3bitの値。平常時は0)より大きいときのみ割り込みが発生します。また、割り込み発生時にはその割り込みの優先レベルがIPLに書き込まれるので、割り込み発生中はIフラグをセットしてもそれより優先レベルの高い割り込みしか発生しません。また、割り込み優先レベルが0に設定された割り込みは発生しません(IPLは常に0以上のため)

R8Cでの作品の作成時に頻繁に使用したくなる割り込みは、本格的な製品に使用する本気のソフトでもない限り、殆どが周辺機能を使うためのマスカブル割り込みだと思うので、ここではそれについて解説します。

周辺機能割り込み

R8Cで周辺機能の割り込み使うのには、周辺機能の設定の他に下の設定が必要です。

Iフラグ
対応する割り込み制御レジスタ
対応する割り込みベクタ

Iフラグ

Iフラグは、アセンブリの、fsetとfclrを使って操作するのがいいでしょう。

割り込み許可時: fset I
割り込み禁止時: fclr I

C言語のインラインアセンブリで書く場合、こんな感じ。

割り込み許可時: asm("fset I");
割り込み禁止時: asm("fclr I");

割り込み制御レジスタ

各マスカブル割り込みに付き1つ、メモリ上に割り込み制御レジスタがあります。すべての割り込み制御レジスタは、以下のようなフォーマットです。

ビット	名前	機能	説明
0	ILVL0	割り込み優先レベル	割り込み優先レベルを0から7で設定する。0にすると、割り込みが発生しなくなる。
1	ILVL1
2	ILVL2
3	IR	割り込み要求ビット	割り込み要求発生時に1になり、割り込み発生時に0に戻る。書く場合は0を書くこと。
4-5	特殊な場合を除き、なにも配置されない。書く場合の値は0。読んだ場合、値は不定。

可変ベクタテーブル

マスカブル割り込みの割り込み番地(割り込み発生時に実行する処理が書いてある番地)は、すべて可変ベクタテーブルに配置されます。ベクタテーブルとは、この場合割り込み番地が列挙されているものです。可変ベクタテーブルはCPUのINTBレジスタで位置を指定するものですが、この設定はスタートアッププログラムがやってくれるので、C言語のプログラマがやるべきことは、自分の作った割り込み関数を可変ベクタテーブルに登録するだけです。Renesasのコンパイラパッケージを利用する場合、これは#pragmaで可能です。次の例のように、割り込み関数の定義の隣に#pragmaを置いておきます。これによって、関数は自動で割り込み関数になり、適切に処理されます。

#pragma INTERRUPT 割り込み関数名(vect=割り込み番号)
void 割り込み関数名(void){
    処理;
}

割り込み処理中の、より優先順位の高い割り込みを許可する(多重割り込み)場合は、次のように書きます。

#pragma INTERRUPT /E 割り込み関数名(vect=割り込み番号)
void 割り込み関数名(void){
    処理;
}

この#pragmaの前には、対象の割り込み関数のプロトタイプ宣言をしてはいけません。

割り込み番号

可変ベクタテーブルに配置される割り込みには、全て割り込み番号があります。割り込み番号の割り当てはモデルによって違うので、データシートを見てください。R8C/1A,1Bのデータシートでは、12章の表12.2のソフトウェア割り込み番号がそれです。

こまごましたこと

割り込み発生時にIフラグなどで禁止されていた割り込みは、IRビットが設定されたままになり、割り込み発生の条件が満たされてから実行されます。また、複数の割り込みが同時に発生した場合、優先順位が高い割り込みが先に発生し、後で優先順位の低いものが実行されます。