初学stm32 --- NVIC中断

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STM32 NVIC 中断优先级管理

NVIC_Type:

ISER[8]：

ICER[8]：

ISPR[8]：

ICPR[8]：

IABR[8]：

IP[240]：

STM32 的中断分组：

中断优先级分组函数 NVIC_PriorityGroupConfig

中断初始化函数 NVIC_Init

总结

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STM32 NVIC 中断优先级管理

        CM3 内核支持 256 个中断，其中包含了 16 个内核中断和 240 个外部中断，并且具有 256级的可编程中断设置。但 STM32 并没有使用 CM3 内核的全部东西，而是只用了它的一部分。STM32 有 84 个中断，包括 16 个内核中断和 68 个可屏蔽中断，具有 16 级可编程的中断优先级。

        而我们常用的就是这 68 个可屏蔽中断， 但是 STM32 的 68 个可屏蔽中断，在 STM32F103 系列上面，又只有 60 个（在 107 系列才有 68 个）。因为我们开发板选择的芯片是 STM32F103 系列的，所以我们就只针对 STM32F103 系列这 60 个可屏蔽中断进行介绍。

         在 MDK 内，与 NVIC 相关的寄存器， MDK 为其定义了如下的结构体：

NVIC_Type:

typedef struct
{
__IO uint32_t ISER[8]; /*!< Interrupt Set Enable Register */
uint32_t RESERVED0[24];
__IO uint32_t ICER[8]; /*!< Interrupt Clear Enable Register */
uint32_t RSERVED1[24];
__IO uint32_t ISPR[8]; /*!< Interrupt Set Pending Register */
uint32_t RESERVED2[24];
__IO uint32_t ICPR[8]; /*!< Interrupt Clear Pending Register */
uint32_t RESERVED3[24];
__IO uint32_t IABR[8]; /*!< Interrupt Active bit Register */
uint32_t RESERVED4[56];
__IO uint8_t IP[240]; /*!< Interrupt Priority Register, 8Bit wide */
uint32_t RESERVED5[644];
__O uint32_t STIR; /*!< Software Trigger Interrupt Register */
} NVIC_Type;

        STM32 的中断在这些寄存器的控制下有序的执行的。 只有了解这些中断寄存器，才能方便的使用 STM32 的中断。下面重点介绍这几个寄存器：

ISER[8]：

        全称是： Interrupt Set-Enable Registers，这是一个中断使能寄存器组。上面说了 CM3 内核支持 256 个中断，这里用 8 个 32 位寄存器来控制，每个位控制一个中断。但是STM32F103 的可屏蔽中断只有 60 个，所以对我们来说，有用的就是两个（ISER[0]和 ISER[1]），总共可以表示 64 个中断。而 STM32F103 只用了其中的前 60 位。 ISER[0]的 bit0~bit31 分别对应中断 0~31。 ISER[1]的 bit0~27 对应中断 32~59；这样总共 60 个中断就分别对应上了。 你要使能某个中断，必须设置相应的 ISER 位为 1，使该中断被使能(这里仅仅是使能，还要配合中断分组、屏蔽、 IO 口映射等设置才算是一个完整的中断设置)。具体每一位对应哪个中断，请参考 stm32f10x.h 里面的第 140 行处（针对编译器 MDK5 来说）。       

#ifdef STM32F10X_HDADC1_2_IRQn                 = 18,     /*!< ADC1 and ADC2 global Interrupt                       */USB_HP_CAN1_TX_IRQn         = 19,     /*!< USB Device High Priority or CAN1 TX Interrupts       */USB_LP_CAN1_RX0_IRQn        = 20,     /*!< USB Device Low Priority or CAN1 RX0 Interrupts       */CAN1_RX1_IRQn               = 21,     /*!< CAN1 RX1 Interrupt                                   */CAN1_SCE_IRQn               = 22,     /*!< CAN1 SCE Interrupt                                   */EXTI9_5_IRQn                = 23,     /*!< External Line[9:5] Interrupts                        */TIM1_BRK_IRQn               = 24,     /*!< TIM1 Break Interrupt                                 */TIM1_UP_IRQn                = 25,     /*!< TIM1 Update Interrupt                                */TIM1_TRG_COM_IRQn           = 26,     /*!< TIM1 Trigger and Commutation Interrupt               */TIM1_CC_IRQn                = 27,     /*!< TIM1 Capture Compare Interrupt                       */TIM2_IRQn                   = 28,     /*!< TIM2 global Interrupt                                */TIM3_IRQn                   = 29,     /*!< TIM3 global Interrupt                                */TIM4_IRQn                   = 30,     /*!< TIM4 global Interrupt                                */I2C1_EV_IRQn                = 31,     /*!< I2C1 Event Interrupt                                 */I2C1_ER_IRQn                = 32,     /*!< I2C1 Error Interrupt                                 */I2C2_EV_IRQn                = 33,     /*!< I2C2 Event Interrupt                                 */I2C2_ER_IRQn                = 34,     /*!< I2C2 Error Interrupt                                 */SPI1_IRQn                   = 35,     /*!< SPI1 global Interrupt                                */SPI2_IRQn                   = 36,     /*!< SPI2 global Interrupt                                */USART1_IRQn                 = 37,     /*!< USART1 global Interrupt                              */USART2_IRQn                 = 38,     /*!< USART2 global Interrupt                              */USART3_IRQn                 = 39,     /*!< USART3 global Interrupt                              */EXTI15_10_IRQn              = 40,     /*!< External Line[15:10] Interrupts                      */RTCAlarm_IRQn               = 41,     /*!< RTC Alarm through EXTI Line Interrupt                */USBWakeUp_IRQn              = 42,     /*!< USB Device WakeUp from suspend through EXTI Line Interrupt */TIM8_BRK_IRQn               = 43,     /*!< TIM8 Break Interrupt                                 */TIM8_UP_IRQn                = 44,     /*!< TIM8 Update Interrupt                                */TIM8_TRG_COM_IRQn           = 45,     /*!< TIM8 Trigger and Commutation Interrupt               */TIM8_CC_IRQn                = 46,     /*!< TIM8 Capture Compare Interrupt                       */ADC3_IRQn                   = 47,     /*!< ADC3 global Interrupt                                */FSMC_IRQn                   = 48,     /*!< FSMC global Interrupt                                */SDIO_IRQn                   = 49,     /*!< SDIO global Interrupt                                */TIM5_IRQn                   = 50,     /*!< TIM5 global Interrupt                                */SPI3_IRQn                   = 51,     /*!< SPI3 global Interrupt                                */UART4_IRQn                  = 52,     /*!< UART4 global Interrupt                               */UART5_IRQn                  = 53,     /*!< UART5 global Interrupt                               */TIM6_IRQn                   = 54,     /*!< TIM6 global Interrupt                                */TIM7_IRQn                   = 55,     /*!< TIM7 global Interrupt                                */DMA2_Channel1_IRQn          = 56,     /*!< DMA2 Channel 1 global Interrupt                      */DMA2_Channel2_IRQn          = 57,     /*!< DMA2 Channel 2 global Interrupt                      */DMA2_Channel3_IRQn          = 58,     /*!< DMA2 Channel 3 global Interrupt                      */DMA2_Channel4_5_IRQn        = 59      /*!< DMA2 Channel 4 and Channel 5 global Interrupt        */
#endif /* STM32F10X_HD */ 

ICER[8]：

        全称是： Interrupt Clear-Enable Registers，是一个中断除能寄存器组。该寄存器组与 ISER 的作用恰好相反，是用来清除某个中断的使能的。其对应位的功能，也和 ICER 一样。这里要专门设置一个 ICER 来清除中断位，而不是向 ISER 写 0 来清除，是因为 NVIC 的这些寄存器都是写 1 有效的，写 0 是无效的。具体为什么这么设计，请看《CM3 权威指南》第 125 页， NVIC 概览一章。

ISPR[8]：

        全称是： Interrupt Set-Pending Registers，是一个中断挂起控制寄存器组。每个位对应的中断和 ISER 是一样的。通过置 1，可以将正在进行的中断挂起，而执行同级或更高级别的中断。写 0 是无效的。

ICPR[8]：

         全称是： Interrupt Clear-Pending Registers，是一个中断解挂控制寄存器组。其作用与 ISPR 相反，对应位也和 ISER 是一样的。通过设置 1，可以将挂起的中断接挂。写 0 无效。

IABR[8]：

        全称是： Interrupt Active Bit Registers，是一个中断激活标志位寄存器组。对应位所代表的中断和 ISER 一样，如果为 1，则表示该位所对应的中断正在被执行。这是一个只读寄存器，通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个。在中断执行完了由硬件自动清零。

IP[240]：

        全称是： Interrupt Priority Registers，是一个中断优先级控制的寄存器组。这个寄存器组相当重要！ STM32 的中断分组与这个寄存器组密切相关。 IP 寄存器组由 240 个 8bit 的寄存器组成，每个可屏蔽中断占用 8bit，这样总共可以表示 240 个可屏蔽中断。 而 STM32 只用到了其中的前 60 个。 IP[59]~IP[0]分别对应中断 59~0。 而每个可屏蔽中断占用的 8bit 并没有全部使用，而是 只用了高 4 位。这 4 位，又分为抢占优先级和子优先级。抢占优先级在前，子优先级在后。而这两个优先级各占几个位又要根据 SCB->AIRCR 中的中断分组设置来决定。

STM32 的中断分组：

        STM32 将中断分为 5 个组，组 0~4。该分组的设置是由 SCB->AIRCR 寄存器的 bit10~8 来定义的。具体的分配关系如表1 所示： 

        通过这个表，我们就可以清楚的看到组 0~4 对应的配置关系，例如组设置为 3，那么此时所有的 60 个中断，每个中断的中断优先寄存器的高四位中的最高 3 位是抢占优先级，低 1 位是响应优先级。每个中断，你可以设置抢占优先级为 0~7，响应优先级为 1 或 0。抢占优先级的级别高于响应优先级。而数值越小所代表的优先级就越高。

这里需要注意两点：

        第一，如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行；

        第二，高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。而抢占优先级相同的中断，高优先级的响应优先级不可以打断低响应优先级的中断，当两个中断同时发生的时候响应优先级高的先执行中断。

结合实例说明一下：

        假定设置中断优先级组为 2，然后设置中断 3(RTC 中断)的抢占优先级为 2，响应优先级为 1。中断 6（外部中断 0）的抢占优先级为 3，响应优先级为 0。中断 7（外部中断 1） 的抢占优先级为 2，响应优先级为 0。那么这 3 个中断的优先级顺序为：中断 7>中断 3>中断 6。

        上面例子中的中断 3 和中断 7 都可以打断中断 6 的中断。而中断 7 和中断 3 却不可以相互打断！

        接下来我们介绍如何使用库函数实现以上中断分组设置以及中断优先级管理。 NVIC 中断管理函数主要在 misc.c 文件里面

中断优先级分组函数 NVIC_PriorityGroupConfig

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

        这个函数的作用是对中断的优先级进行分组，这个函数在系统中只能被调用一次，一旦分组确定就最好不要更改。这个函数我们可以找到其实现：
 

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}

        从函数体可以看出，这个函数唯一目的就是通过设置 SCB->AIRCR 寄存器来设置中断优先级分组。

#define IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(GROUP)
(((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_0) ||
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_1) || \
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_2) || \
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_3) || \
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_4))

        这也是我们上面表1 讲解的，分组范围为 0-4。比如我们设置整个系统的中断优先级分组值为 2，那么方法是：

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

        这样就确定了一共为“2 位抢占优先级， 2 位响应优先级”。

中断初始化函数 NVIC_Init

void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)

其中 NVIC_InitTypeDef 是一个结构体，我们可以看看结构体的成员变量：

typedef struct
{uint8_t NVIC_IRQChannel;uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;
} NVIC_InitTypeDef;

NVIC_InitTypeDef 结构体中间有四个成员变量，这四个成员变量的作用是：

• NVIC_IRQChannel：定义初始化的是哪个中断，这个我们可以在 stm32f10x.h 中找到每个中断对应的名字。例如 USART1_IRQn。
• NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：定义这个中断的抢占优先级别。
• NVIC_IRQChannelSubPriority：定义这个中断的子优先级别。
• NVIC_IRQChannelCmd：该中断是否使能。

比如我们要使能串口 1 的中断，同时设置抢占优先级为 1，子优先级位 2，初始化的方法是：
 

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口 1 中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1 ;// 抢占优先级为 1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;// 子优先级位 2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据上面指定的参数初始化 NVIC 寄存器

总结

1. 系统运行开始的时候设置中断分组。 确定组号，也就是确定抢占优先级和子优先级的分配位数。 调用函数为 NVIC_PriorityGroupConfig();
2. 设置所用到的中断的中断优先级别。 对每个中断调用函数为 NVIC_Init();