LoRa芯片在RX时产生的中断顺序QA

1 前言
2 问题集锦及解答
- 2.1 radio芯片在接包时，preamble、header和Rx done三个中断产生顺序是怎么样的？谁先谁后？
- 2.2 产生了Header error中断后，radio芯片会继续接收本包还是立马丢弃本包？
- 2.3 产生了CRC error中断后，radio芯片会继续接收本包还是立马丢弃本包？Rx done和CRC error中断是否应该嵌套处理？
- 2.4 如果不清除中断，radio的中断引脚DIOx是不是一直是高电平？
- 2.5 如何正确配置中断？

1 前言

本章介绍在使用LoRa芯片时，对preamble、header、CRC和RX Done各个中断产生的顺序进行解读，本章以SX126x为例，但结论是同样适合其他系列的芯片的。要理解本章节内容，需要先了解一下LoRa物理层协议结构，不然理解起来太抽象了。在此，我再次将LoRa协议图贴出来，如下。

Preamble组成
header的组成

2 问题集锦及解答

在开始之前，我先将使用的处理中断的代码粘贴出来，理解一下代码中对中断的处理，这样结合后续的实验log来理解radio的中断产生顺序。

void apps_common_sx126x_irq_process( const void* context )
{
    if( irq_fired == true )
    {
        irq_fired = false;

        sx126x_irq_mask_t irq_regs;
        sx126x_get_and_clear_irq_status( context, &irq_regs );

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_TX_DONE ) == SX126X_IRQ_TX_DONE )
        {
            HAL_DBG_TRACE_INFO( "Tx done\n" );
            on_tx_done( );
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_RX_DONE ) == SX126X_IRQ_RX_DONE )
        {
            HAL_DBG_TRACE_INFO( "Rx done\n" );
            ASSERT_SX126X_RC( sx126x_handle_rx_done( context ) );
            if( PACKET_TYPE == SX126X_PKT_TYPE_GFSK )
            {
                sx126x_pkt_status_gfsk_t pkt_status;
                sx126x_get_gfsk_pkt_status( context, &pkt_status );

                if( pkt_status.rx_status.crc_error == true )
                {
                    HAL_DBG_TRACE_ERROR( "CRC error from packet status\n" );
                    // The CRC error call to on_crc_error is handled with SX126X_IRQ_CRC_ERROR
                }
                else if( pkt_status.rx_status.adrs_error == true )
                {
                    HAL_DBG_TRACE_ERROR( "Address error from packet status\n" );
                    on_rx_error( );
                }
                else if( pkt_status.rx_status.length_error == true )
                {
                    HAL_DBG_TRACE_ERROR( "Length error from packet status\n" );
                    on_rx_error( );
                }
                else
                {
                    on_rx_done( );
                }
            }
            else
            {
                on_rx_done( );
            }
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_PREAMBLE_DETECTED ) == SX126X_IRQ_PREAMBLE_DETECTED )
        {
            HAL_DBG_TRACE_INFO( "Preamble detected\n" );
            on_preamble_detected( );
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_SYNC_WORD_VALID ) == SX126X_IRQ_SYNC_WORD_VALID )
        {
            HAL_DBG_TRACE_INFO( "Syncword valid\n" );
            on_syncword_valid( );
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_HEADER_VALID ) == SX126X_IRQ_HEADER_VALID )
        {
            HAL_DBG_TRACE_INFO( "Header valid\n" );
            on_header_valid( );
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_HEADER_ERROR ) == SX126X_IRQ_HEADER_ERROR )
        {
            HAL_DBG_TRACE_ERROR( "Header error\n" );
            on_header_error( );
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_CRC_ERROR ) == SX126X_IRQ_CRC_ERROR )
        {
            HAL_DBG_TRACE_ERROR( "CRC error\n" );
            on_crc_error( );
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_CAD_DONE ) == SX126X_IRQ_CAD_DONE )
        {
            HAL_DBG_TRACE_INFO( "CAD done\n" );
            if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_CAD_DETECTED ) == SX126X_IRQ_CAD_DETECTED )
            {
                HAL_DBG_TRACE_INFO( "Channel activity detected\n" );
                on_cad_done_detected( );
            }
            else
            {
                HAL_DBG_TRACE_INFO( "No channel activity detected\n" );
                on_cad_done_undetected( );
            }
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_TIMEOUT ) == SX126X_IRQ_TIMEOUT )
        {
            HAL_DBG_TRACE_WARNING( "Rx timeout\n" );
            on_rx_timeout( );
        }

        if( ( irq_regs & SX126X_IRQ_LR_FHSS_HOP ) == SX126X_IRQ_LR_FHSS_HOP )
        {
            HAL_DBG_TRACE_INFO( "FHSS hop done\n" );
            on_fhss_hop_done( );
        }
    }
}
/* 打开全部中断并将其全部映射到DIO1上 */
sx126x_set_dio_irq_params( context, SX126X_IRQ_ALL, SX126X_IRQ_ALL, SX126X_IRQ_NONE, SX126X_IRQ_NONE);

2.1 radio芯片在接包时，preamble、header和Rx done三个中断产生顺序是怎么样的？谁先谁后？

准备两个devices，一个TX，一个RX。
log结果如下：

INFO: irq_regs = 0x04
INFO: Preamble detected
INFO: on_preamble_detected
INFO: irq_regs = 0x10
INFO: Header valid
INFO: on_header_valid
INFO: irq_regs = 0x02
INFO: Rx done
Packet content - (21 bytes):
 F5 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
 10 11 12 13 14
INFO: Packet status:
INFO:   - RSSI packet = -75 dBm
INFO:   - Signal RSSI packet = -76 dBm
INFO:   - SNR packet = 7 dB

小结：三个中断的产生是有先后顺序的，并且这些中断并不是一下产生的，而是一个一个来的。

2.2 产生了Header error中断后，radio芯片会继续接收本包还是立马丢弃本包？

准备两个devices，一个TX，一个RX。
log结果如下：

INFO: irq_regs = 0x04
INFO: Preamble detected
INFO: on_preamble_detected
INFO: irq_regs = 0x22 //此处0x22代表两个中断，一个 Rx done，一个Header error。
INFO: Rx done
Packet content - (21 bytes):
 2C 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
 10 11 12 13 14
INFO: Packet status:
INFO:   - RSSI packet = -79 dBm
INFO:   - Signal RSSI packet = -78 dBm
INFO:   - SNR packet = 7 dB
ERROR: Header error
INFO: on_header_error

INFO: irq_regs = 0x04
INFO: Preamble detected
INFO: on_preamble_detected
INFO: irq_regs = 0x10
INFO: Header valid
INFO: on_header_valid
INFO: irq_regs = 0x02
INFO: Rx done
Packet content - (21 bytes):
 2D 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
 10 11 12 13 14
INFO: Packet status:
INFO:   - RSSI packet = -78 dBm
INFO:   - Signal RSSI packet = -79 dBm
INFO:   - SNR packet = 7 dB

小结：结合上边代码和log分析，产生了Header error中断后，radio也不会停止接收本包，也不会立马产生Header error中断，而是等产生Rx done中断后，两个中断一起产生。（注意本代码在检测到Header error时，没有任何处理，使用者可以自己添加逻辑决定是否要丢弃本包。）

2.3 产生了CRC error中断后，radio芯片会继续接收本包还是立马丢弃本包？Rx done和CRC error中断是否应该嵌套处理？

准备两个devices，一个TX，一个RX。
log结果如下：

INFO: irq_regs = 0x04
INFO: Preamble detected
INFO: on_preamble_detected
INFO: irq_regs = 0x10
INFO: Header valid
INFO: on_header_valid
INFO: irq_regs = 0x42 //此处0x22代表两个中断，一个 Rx done，一个CRC error。
INFO: Rx done
Packet content - (21 bytes):
 B5 01 02 03 04 05 06 9E 48 CD A2 7F 09 BF E9 B1
 BD 01 3B 81 AF
INFO: Packet status:
INFO:   - RSSI packet = -78 dBm
INFO:   - Signal RSSI packet = -80 dBm
INFO:   - SNR packet = 4 dB
ERROR: CRC error
INFO: on_crc_error

小结：首先，即使产生了CRC error中断，radio也不会停止接收本包，也不会立马产生CRC error中断，而是等产生Rx done中断后，两个中断一起产生。本套代码Rx done和CRC error中断没有嵌套处理，但在做项目应用时，建议做嵌套处理，即本包产生CRC error了，就丢掉。

2.4 如果不清除中断，radio的中断引脚DIOx是不是一直是高电平？

答案是的，我们知道MCU需要使用一个GPIO pin连接radio的DIOx引脚，并配置为输入、上升沿中断，来检测DIOx引脚的中断。如果中断来了，DIOx引脚会从低电平拉高。接下来就需要MCU去读取radio中断标志位了，读完清除，下边的程序是对sx126x_get_and_clear_irq_status()封装。如果不清除，则DIOx引脚会一直处于高电平。

sx126x_status_t sx126x_get_and_clear_irq_status( const void* context, sx126x_irq_mask_t* irq )
{
    sx126x_irq_mask_t sx126x_irq_mask = SX126X_IRQ_NONE;

    sx126x_status_t status = sx126x_get_irq_status( context, &sx126x_irq_mask );

    if( ( status == SX126X_STATUS_OK ) && ( sx126x_irq_mask != 0 ) )
    {
        status = sx126x_clear_irq_status( context, sx126x_irq_mask );
    }
    if( ( status == SX126X_STATUS_OK ) && ( irq != NULL ) )
    {
        *irq = sx126x_irq_mask;
    }
    return status;
}

2.5 如何正确配置中断？

下边程序是对中断配置函数的注释。

/**
 1. @brief Set which interrupt signals are redirected to the dedicated DIO pin
 2.  3. @remark By default, no interrupt signal is redirected.
 3.  5. @remark An interrupt will not occur until it is enabled system-wide, even if it is redirected to a specific DIO.
 4.  7. @remark The DIO pin will remain asserted until all redirected interrupt signals are cleared with a call to @ref
 5. sx126x_clear_irq_status.
 6.  10. @remark DIO2 and DIO3 are shared with other features. See @ref sx126x_set_dio2_as_rf_sw_ctrl and @ref
 7. sx126x_set_dio3_as_tcxo_ctrl
 8.  13. @param [in] context Chip implementation context
 9. @param [in] irq_mask Variable that holds the system interrupt mask
 10. @param [in] dio1_mask Variable that holds the interrupt mask for dio1
 11. @param [in] dio2_mask Variable that holds the interrupt mask for dio2
 12. @param [in] dio3_mask Variable that holds the interrupt mask for dio3
 13.  19. @returns Operation status
 14.  21. @see sx126x_clear_irq_status, sx126x_get_irq_status, sx126x_set_dio2_as_rf_sw_ctrl, sx126x_set_dio3_as_tcxo_ctrl
 */
sx126x_status_t sx126x_set_dio_irq_params( const void* context, const uint16_t irq_mask, const uint16_t dio1_mask,
                                           const uint16_t dio2_mask, const uint16_t dio3_mask );

讲一下使用的重点，第二参数irq_mask决定了要打开哪些中断，第三个参数dio1_mask决定了将哪些中断映射到DIO1引脚上。举个例子说明用法，如果配置第二个参数打开Preamble detected、Header valid和Rx done中断，分两种情况：

第三个参数只配置了Rx done中断，则结果就是接收完一包后，DIOx只会产生一次中断（而不是三次），但使用函数sx126x_get_irq_status()读出的中断标志位irq_regs有三个标志位，即Preamble detected、Header valid和Rx done。
如果第三个参数也配置了Preamble detected、Header valid和Rx done三个中断，则结果就是在接收这个包的过程中，DIOx会产生三次中断，所以中断处理函数会被调用三次，顺序是Preamble detected -> Header valid -> Rx done。

建议，在使用的时候，只配置希望用到的中断，将第二个和第三个参数配置成一样的，并且打开了哪些中断，哪些中断回调函数要有相应处理逻辑。这样做不仅可以避免代码逻辑漏洞，也可以减少MCU和radio的工作量。

    sx126x_set_dio_irq_params( context, 
    SX126X_IRQ_TX_DONE | SX126X_IRQ_RX_DONE | SX126X_IRQ_TIMEOUT | SX126X_IRQ_HEADER_ERROR | SX126X_IRQ_CRC_ERROR,
    SX126X_IRQ_TX_DONE | SX126X_IRQ_RX_DONE | SX126X_IRQ_TIMEOUT | SX126X_IRQ_HEADER_ERROR | SX126X_IRQ_CRC_ERROR,
    SX126X_IRQ_NONE,
    SX126X_IRQ_NONE );