STM32中断详解

1 异常类型

CM3内核支持256个中断，其中 16个内核中断和240个外部中断，并具有256级可编程中断设置。STM32并没有使用CM3的全部内容，而是使用了一部分。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级可编程中断优先级。STM32F103 在内核水平上搭载了一个异常响应系统，支持为数众多的系统异常和外部中断。其中系统异常有 8 个（如果把 Reset 和 HardFault 也算上的话就是 10 个），外部中断有 60个。除了个别异常的优先级被定死外，其它异常的优先级都是可编程的。有关具体的系统异常和外部中断可在标准库文件 stm32f10x.h 这个头文件查询到，在 IRQn_Type 这个结构体里面包含了 F103 系列全部的异常声明。F103系统异常清单见下表。

, S5 P& V; ~- r

' T3 c0 K1 p' \& m- I" o F103 外部中断清单见下表。

…


3 i4 J* R) D5 N* u- y

2 NVIC简介

+ @/ k. Q# H' U# {在讲如何配置中断优先级之前，我们需要先了解下 NVIC。 NVIC 是嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片中断相关的功能，它跟内核紧密耦合，是内核里面的一个外设。但是各个芯片厂商在设计芯片的时候会对 Cortex-M3 内核里面的 NVIC 进行裁剪，把不需要的部分去掉，所以说 STM32 的 NVIC 是 Cortex-M3 的 NVIC 的一个子集。


NVIC 寄存器简介
在固件库中， NVIC 的结构体定义可谓是颇有远虑，给每个寄存器都预留了很多位，恐怕为的是日后扩展功能。不过 STM32F103 可用不了这么多，只是用了部分而已，具体使用了多少可参考《 Cortex-M3 内核编程手册》的NVIC 寄存器映射。
7 E" C8 O' N6 V- Q" S& J9 o: N

- z( |8 M& m7 ~, k+ s3 w. V* ]

[ps]NVIC 结构体定义，来自固件库头文件： core_cm3.h。
2 ^+ e7 K3 B# C# k$ i$ V' Z在配置中断的时候我们一般只用 ISER、 ICER 和 IP 这三个寄存器， ISER 用来使能中断， ICER 用来失能中断，IP 用来设置中断优先级。
, @; O$ ?- ]) z3 y( d, o
NVIC 中断配置固件库
固件库文件 core_cm3.h 的最后，还提供了NVIC 的一些函数，这些函数遵循 CMSIS 规则，只要是 Cortex-M3 的处理器都可以使用，符合CMSIS标准的NVIC库函数具体如下表。
5 J! n5 O# ]1 ~, N4 O6 ^. }0 }

4 N2 ^9 R, {( I' X7 x7 `( g; v

这些库函数我们在编程的时候用的都比较少，甚至基本都不用。

0 {+ r2 e3 R2 Y6 Z8 B3 优先级的定义

优先级定义
1 e0 e; i+ n. Z在 NVIC 有一个专门的寄存器：中断优先级寄存器 NVIC_IPRx，用来配置外部中断的优先级， IPR 宽度为 8bit，原则上每个外部中断可配置的优先级为 0~255，数值越小，优先级越高。但是绝大多数 CM3 芯片都会精简设计，以致实际上支持的优先级数减少，在F103 中，只使用了高 4bit，F103 使用 4bit 表达优先级如下所示。
' I: k* G( a1 U6 g' f2 a% p, o
4 h7 P+ g, C2 l
* ~1 y8 [# k3 ~用于表达优先级的这 4bit，又被分组成抢占优先级和子优先级。如果有多个中断同时响应，抢占优先级高的就会抢占抢占优先级低的优先得到执行，如果抢占优先级相同，就比较子优先级。如果抢占优先级和子优先级都相同的话，就比较他们的硬件中断编号，编号越小，优先级越高。


" ]& ?% m7 e* I( ~8 X) m优先级分组
优先级的分组由内核外设 SCB 的应用程序中断及复位控制寄存器 AIRCR 的PRIGROUP[10:8]位决定， F103 分为了 5 组，具体如下：主优先级=抢占优先级。优先级分组如下表所示。

设置优先级分组可调用库函数NVIC_PriorityGroupConfig()实现，有关 NVIC 中断相关的库函数都在库文件 misc.c 和 misc.h 中。优先级分组真值表如下表。

中断编程
( a6 w& i# \  N$ G1 z/ h' g( \2 ^

# @) E" q* F, o2 B# w

在配置每个中断的时候一般有 3 个编程要点：
1、使能外设某个中断。这个具体由每个外设的相关中断使能位控制。比如串口有发送完成中断，接收完成中断，这两个中断都由串口控制寄存器的相关中断使能位控制。
0 G/ C! Z  ], a  H8 h2、初始化 NVIC_InitTypeDef结构体，配置中断优先级分组，设置抢占优先级和子优先级，使能中断请求。 NVIC_InitTypeDef结构体在固件库头文件 misc.h 中定义。

1. 
   
2. typedef struct {
     |6 i: G* j9 y" I, H% E( G+ b
3.     uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中断源
   
4.     uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;// 抢占优先级
   
5.     uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子优先级
   
6.     FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或者失能
   ( o& U+ g1 `4 R# t2 H' b
7. } NVIC_InitTypeDef;

复制代码

/ |; |( C7 [# `& G) s2 ~  C) e* i
2 \4 k: G7 t. r/ a有关 NVIC 初始化结构体的成员我们一一解释下：
1） NVIC_IROChannel：用来设置中断源，不同的中断中断源不一样，且不可写错，即使写错了程序也不会报错，只会导致不响应中断。具体的成员配置可参考 stm32f10x.h 头文件里面的 IRQn_Type 结构体定义，这个结构体包含了所有的中断源。

1. 
   7 W2 G, p- r0 v: y; T
2. typedef enum IRQn {
   
3.      //Cortex-M3 处理器异常编号
   
4.      NonMaskableInt_IRQn = -14,
   
5.      MemoryManagement_IRQn = -12,
   % G+ L: D# C0 C" _) r9 ]; {
6.      BusFault_IRQn = -11,
   5 h. e4 q* k. {' Z, v& ]
7.      UsageFault_IRQn = -10,
   # }+ J9 _( F% ?4 t: Z
8.      SVCall_IRQn = -5,
   * ^/ U4 v$ {0 ^" j: u
9.      DebugMonitor_IRQn = -4,
   
10.      PendSV_IRQn = -2,
    " V! Q. r/ V- {; d; L- s9 J
11.      SysTick_IRQn = -1,
    . I! w8 a0 A* ^0 F  P7 T
12.      //STM32 外部中断编号
    
13.      WWDG_IRQn = 0,
    ; a, j0 K8 b4 r9 w* {, [& }& p+ y
14.      PVD_IRQn = 1,
    
15.      TAMP_STAMP_IRQn = 2,
    
16. 
    
17.      //限于篇幅，中间部分代码省略，具体的可查看库文件 stm32f10x.h
    
18. 
    / b7 |' M1 k9 F
19.      DMA2_Channel2_IRQn = 57,
    
20.      DMA2_Channel3_IRQn = 58,
    " q0 F! m) |1 K& h( d' u
21.      DMA2_Channel4_5_IRQn = 59
    . w* \$ f2 R# s8 N6 L
22. } IRQn_Type;

复制代码

0 s; [# n3 n* i: A( f% O3 D
2）NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考表6优先级分组真值表。
3）NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考表6优先级分组真值表。
1 ~9 ~7 k+ l' @4）NVIC_IRQChannelCmd：中断使能（ ENABLE）或者失能（ DISABLE）。操作的是 NVIC_ISER 和 NVIC_ICER 这两个寄存器。

( H/ y  w) L" m4 `1 J3、编写中断服务函数
在启动文件startup_stm32f10x_hd.s 中我们预先为每个中断都写了一个中断服务函数，只是这些中断函数都是为空，为的只是初始化中断向量表。实际的中断服务函数都需要我们重新编写，为了方便管理我们把中断服务函数统一写在 stm32f10x_it.c 这个库文件中。关于中断服务函数的函数名必须跟启动文件里面预先设置的一样，如果写错，系统就在中断向量表中找不到中断服务函数的入口，直接跳转到启动文件里面预先写好的空函数，并且在里面无限循环，实现不了中断。
4 h# x4 s4 R* P4 ]

1 F. v4 f/ C( s  y# J7 E- q

4 p( |5 b+ L* s; S

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