STM32-中断系统

  O; u* q. V9 r' n6 f- y内容概要：
* Y+ E8 }6 i# E/ M
' T, Y( [# y$ K2 _

STM32中断系统概述

外部中断控制器EXTI

按键中断实例

串口中断实例

* `6 ]4 r4 o+ Z* y! B2 h( M' m+ t% E" ZSTM32中断系统概述：

内容概要：

中断的基本概念

嵌套向量控制器NVIC

中断及异常向量表

中断优先级

! M* i! d9 v9 y: ~7 g3 N

中断的基本概念：

处理器中的中断：在处理器中，中断是一个过程，即CPU在正常执行程序的过程中，遇到外部/内部的紧急事件需要处理，暂时中止当前程序的执行，转而去为处理紧急的事件，待处理完毕后再返回被打断的程序处继续往下执行。中断在计算机多任务处理，尤其是即时系统中尤为重要。比如uCOS，FreeRTOS等。

意义：中断能提高CPU的效率，同时能对突发事件做出实时处理。实现程序的并行化，实现嵌入式系统进程之间的切换。

中断处理过程：

进入中断：

     处理器自动保存现场到堆栈里

     {PC, xPSR, R0-R3, R12, LR}

     一旦入栈结束，ISR便可开始执行

     晚到的中断会重新取ISR地址，但无需再次保存现场

退出中断：

     中断前的现场被自动从堆栈中恢复

     一旦出栈完成，继续执行被中断打断的指令

     出栈的过程也可被打断，使得随时可以响应新的中断，而不再进行   

    现场保存

STM32F0中断的体系结构：

! ~0 s2 p7 [7 Q

NVIC的主要功能：

中断管理  

支持异常及中断向量化处理  

支持嵌套中断

中断管理：

Cortex-M0处理器中，每一个外部中断都可以被使能或者禁止，并且可以被设置为挂起状态或者清除状态。处理器的中断可以电平的形式的，也可以是脉冲形式的，这样中断控制器就可以处理任何中断源。

/ V/ ~9 j, r' t/ |

/ C2 N6 H9 i# c; C+ k. [2 @

中断和异常向量表：

STM32F0中断和异常向量：      

    Cortex-M0内核可以处理15个内部异常，和32个外部中断。      

    STM32F051实际上只使用了6个内部异常和28个外部中断。

当异常或中断发生时，处理器会把PC设置为一个特定地址，这一地址就称为异常向量。每一类异常源都对应一个特定的入口地址，这些地址按照优先级排列以后就组成一张异常向量表。

向量化处理中断的好处：

    统的处理方式需要软件去完成。采用向量表处理异常，M0处理器会从存储器的向量表中，自动定位异常的程序入口。从发生异常到异常的处理中间的时间被缩减。

: W; B9 h/ X0 R8 U2 r

注：中断和异常的区别：中断是微处理器外部发送的，通过中断通道送入处理器内部，一般是硬件引起的，比如串口接收中断，而异常通常是微处理器内部发生的，大多是软件引起的，比如除法出错异常，特权调用异常等待。不管是中断还是异常，微处理器通常都有相应的中断/异常服务程序。

嵌套中断：

STM32F0中断的优先级：   

    3个固定的优先级，都是负值，不能改变  

    四个可编程优先级，用两个bit位表示，00，01，10，11  

    优先级越小优先级越高

+ m' \5 ?/ V3 D

注：不同优先级的中断同时发生，优先处理优先级编号较小的那个 同样优先级的中断同时发生，中断向量号较小的那个优先响应。

" n: E3 |, d. i% c7 v' V& y* |

外部中断控制器EXTI

内容概要：

外部中断控制器EXTI

系统配置控制器SYSCFG

外部中断/事件框图

外部中断控制器EXTI：

在 STM32F05x 中，共有最多 28 中断 / 事件线可用：

GPIO 口连接到 16 个外部中断 / 事件线

0 S, h9 ?$ n0 F8 U

系统配置控制器 (SYSCFG)：

) L6 V! b/ r* ?0 e4 O; m

该器件具有一组配置寄存器。系统配置控制器的主要用途如下：

● 在部分 IO 口上启用或禁用 I2C 超快模式 (Fast Mode Plus) 。

● 重映射部分从 TIM16 和 TIM17 ， USART1 和 ADC 的 DMA 触发源到其它不同的 DMA 通道上。

● 重映射存储器到代码起始区域。

● 管理连接到 GPIO 口的外部中断。

● 管理系统的可靠性特性。

; j, K6 {) I& V

SYSCFG 外部中断配置寄存器 1-4 (SYSCFG_EXTICR1—4)：

( ]: a8 T6 {1 t' J7 `' S4 P5 H

外部中断 / 事件框图：

按键中断实例

内容概要：

按键原理图分析

按键中断编程步骤分析

按键中断编程实例

按键原理图分析：

按键中断编程步骤分析：

1、使能相应的时钟

2、配置GPIO管脚为中断功能

3、设置中断优先级

4、使能相应的中断

5、实现中断服务程序

按键中断编程实例：

配置引脚功能：

9 w; M8 ^& k$ l

设置串口：

9 M: H$ U/ [2 R/ E! o9 m

打开中断：

设置中断触发方式：

6 J, v6 |0 h5 P& A, b! N! f

导出工程：

1 ]* ^4 k8 y) G% D. z9 y

追入向量表中对应的函数：

继续往下追相应的函数：

, p& M/ @4 T! P4 B& b) N' p: K

继续往下追：

" a# i* y+ q! J+ ^) ?7 W; A0 t

需要重新编写的中断处理程序：

3 C& g! g6 U/ q& f% k- t6 K

重新编写中断处理程序并添加必要的头文件：

8 m  u$ p7 o% a' D' q* J( M

5 Y6 \) B+ f6 R( G串口中断实例
4 Q) C8 B$ C- {( F6 t+ M
% e- J0 J1 G! w( s* `- E

内容概要：

原理图分析

串口中断编程步骤分析

串口中断编程实例

串口原理图分析

; t* p# V9 v( b5 d

3 u, S( U3 D2 ^$ b, z4 ?

串口中断编程步骤分析：

1、使能相应的时钟

2、配置GPIO管脚为串口功能

3、设置中断优先级

4、使能相应的中断

5、实现中断服务程序

串口中断编程实例：

引脚功能选择为串口功能

  g. |+ z9 m$ f* g; N

设置通信协议

打开对应中断

& ?5 J& I3 S+ Q5 w$ f

) [1 Y+ `' U! k% ]+ I0 ~, N

在中断向量表中找到对应的向量，往里面追

' q/ l+ K% D1 W6 V* r5 e6 B0 t6 k% p

串口接收中断的实现  

6 f$ G0 M; y& o+ y  q+ U

找到串口接收模式下的函数，继续往里面追

$ n0 j2 ~9 ?* l2 d

找到回调函数并改写

改写代码如下：

7 v( z! w/ h' y: K

main.c中定义一个全局变量用于存放字符串，并将串口接收中断使能：

, r0 Z/ Y5 \3 ~0 p4 ~4 a

1. uint8_t buf[10];

复制代码

                                                                                    

1. HAL_UART_Receive_IT(&huart1, buf, 1); //串口接收中断使能（这里设置的是接收一个字符就中断）

复制代码

( Z. e( b, I  Q! U% r

0 }9 W# a7 s* u  _0 s3 s

在usart.c中重新编写回调函数：

1 ?+ }, f" ]1 G. C% |  w

1. 
   
2. ​​extern uint8_t buf[10];
   5 d3 Z  _0 S: Q; K; X: X2 r
3. void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   + E4 U7 I- z5 S. O
4. {
   2 ?9 W# |2 B7 H* W" b* @# G) N- Q) h
5.         if(huart->Instance==USART1)
   
6.         {
   : V) Z) Z) f" g8 h
7.                 //HAL_UART_Transmit(&huart1, "receive success!\n", 17, 100);
   
8.                 printf("receive success : %c\n", buf[0]);  //如果调用printf函数，则需要重新编写fputc函数
   
9.                 HAL_UART_Receive_IT(&huart1, buf, 1);  //每次调用中断程序后都要重新使能
   & M/ u' b2 p7 [9 S8 A2 G. V
10.         }
    0 H- x' r# {2 \- o0 ?1 t3 Y. v  S
11. }
    6 B0 u+ |' d( |  D4 Y' N
12. 
      F9 h' t7 W7 v; ~$ o3 \& m; D  g
13. 重新编写fputc函数如下：
    6 _5 ?# z; E$ ^6 l( l/ P
14. int fputc(int ch,FILE *f){        
    ) [  y' l6 l2 |  `; }9 R7 f
15.     while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);        
    
16.     USART1->TDR=(uint8_t)ch;
    
17.     return ch;
    0 Q5 v" g- D3 v
18. }

复制代码

测试结果：

串口发送中断的实现

9 L* r; o" Q  c, H, c5 M3 n

串口发送中断使能：

( x4 s0 X9 p# s7 ~% ]$ J

1. HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, "TX\n", 3);//串口发送中断使能

复制代码

* E* p  |) u- J- y

追加到回调函数：

, S7 h- |- l4 c3 ?2 _+ _+ L

重新编写回调函数：

1. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
2. {
   
3.         if(huart->Instance==USART1)//判断是否为串口1的发送中断
   * ?! }* }% l" h3 _2 {
4.         {
   
5.                 printf("tx success!\n");//如果发生中断，则打印一句话
   1 l- c9 D0 v# a2 \1 z2 V
6.         }
   
7. }

复制代码

3 P8 e! f; ^6 b8 s! Q. {
. {* a' u- H$ `/ B' t

测试结果：

, K, X% x9 N$ b7 M7 T0 I4 |, t1 M* M