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STM32中断详解

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STMCU-管管 发布时间:2020-10-22 14:33
STM32中断详解
/ Z/ K+ a3 ~7 H4 }

9 C; V; i, J1 f1 W$ H3 L0 F9 ]2 j# V
1 异常类型

/ n3 [7 W) z4 R; JCM3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。
4 l) I+ m( _3 z8 z6 P
  B- i: X, G/ Z$ _
11.png , A7 j0 h$ E. M! p( d
$ y6 p# T6 q0 ~8 q; y4 K% Z" O; O
F103 外部中断清单见下表。+ F! A* n# N0 E+ ]& Q. D0 T- C
12.png
13.png
8 x4 h. K  W5 b- Q6 o

% R8 c0 R2 Y; `# ?
+ ?% v6 Y0 @: a4 g
2 NVIC简介
& T3 R3 Y0 S( q. ]6 a" M+ B0 Q
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。& g9 Y  u# v4 B" |9 D+ D; w+ t
9 s8 e# X8 F2 f$ z+ x& ]1 C) x

3 l* s# g) h# O% NNVIC 寄存器简介
: v) b/ ]0 h; L( Z& j) v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。
: x: }+ Y& J( `1 ]
14.png & I8 f% e& [' O' A9 u: n
[ps]NVIC 结构体定义,来自固件库头文件: core_cm3.h。4 r+ }& V/ f' J
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。
. L$ c+ M2 o6 G- t) ?
4 a: p& d0 f9 `NVIC 中断配置固件库
" C: C- A  ^1 c/ Y/ f2 V# v: v! O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。
8 |/ p6 N6 t2 K
15.png ) j$ G$ ~  P2 O8 t6 J  O
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 Z; R4 {5 g$ ^# \5 ^9 w1 S9 R
! D3 ^+ t% y# @: [# c2 ~: d1 U
3 优先级的定义

3 U+ l" D5 \7 K7 S) l& m. D优先级定义
: M# I" C+ z2 h+ t3 M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。

+ K$ \9 T; T; ?0 c0 i6 i/ D+ X/ n0 q6 N, n4 ^" T8 m2 J3 N

. W7 h- e8 u, Z: J& P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。8 r! K" h9 r- e) _
4 z1 N9 `1 @( b' _$ x7 c
6 M5 J. T: ^8 ?( z$ }
优先级分组" q0 ?8 s- P4 j+ o/ r* Z
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。

2 _/ G4 ?- H; n. M
16.png
2 R! u  t" t8 B, r6 @
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。, ]0 o7 k: _' l% N/ L
17.png . I" g$ N- X* g* p& F

9 U" d5 L) H6 \中断编程
6 s6 `9 o* T5 r9 t% D* Y: \
18.png + M2 u( g; ~% I5 @9 {/ i$ Q
) S' o5 F5 J3 k% w) J3 x+ N7 x
在配置每个中断的时候一般有 3 个编程要点:
% n! W- l# n8 H2 T1、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。
. r+ l( W) t2 y2、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。! J# k  y# J4 O
  1. " E4 O4 S6 t  ^% {+ @; J( L
  2. typedef struct {2 v5 e' p) Q) |' \; T, f$ B
  3.     uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中断源
    5 T$ R" m; b5 X/ h
  4.     uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;// 抢占优先级6 G8 s$ N$ S; u2 P9 W; E7 [. G2 L& w0 b
  5.     uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子优先级& W1 X( B9 O+ o' U$ J* }4 C+ d8 u; D
  6.     FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或者失能: s6 B1 _! ~/ j+ k+ [9 Z
  7. } NVIC_InitTypeDef;
复制代码
: U! p; E  h- g0 W2 ?; b

1 t4 g9 F( V6 a! \5 C1 P有关 NVIC 初始化结构体的成员我们一一解释下:& T9 T* S' B4 W3 ~( z9 k: o
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。
& v! O' m6 O& r0 R6 o" T5 H4 O0 i$ F
  1. ' M0 F% L$ ^+ V7 X# f
  2. typedef enum IRQn {8 H% I$ ?, A5 H
  3.      //Cortex-M3 处理器异常编号2 n! l8 ]1 C/ {
  4.      NonMaskableInt_IRQn = -14,
    4 s0 f( W7 L* m4 W) o
  5.      MemoryManagement_IRQn = -12,
    1 L0 i& o# J# g2 W. O0 k$ J
  6.      BusFault_IRQn = -11,
    . G9 i% f2 C5 c2 y+ h3 t: H* b, Y
  7.      UsageFault_IRQn = -10,
    0 [' D4 G5 u# b* T% n5 t5 f
  8.      SVCall_IRQn = -5,+ J4 {4 F3 F2 ^
  9.      DebugMonitor_IRQn = -4,6 t: f# S5 T. {, p' r$ a
  10.      PendSV_IRQn = -2,2 b2 n# ]' C  u& o' V8 ^* ^
  11.      SysTick_IRQn = -1,
    ' f9 b4 b+ Q* b
  12.      //STM32 外部中断编号
    ; u& \7 Y, z2 u) Y/ L* C
  13.      WWDG_IRQn = 0,: K+ g1 d+ {! |$ w
  14.      PVD_IRQn = 1,# o" _) j0 g9 O8 X
  15.      TAMP_STAMP_IRQn = 2,+ D) y+ e: k$ V" M
  16. ( y) V) e4 h4 u5 D- _/ h! }
  17.      //限于篇幅,中间部分代码省略,具体的可查看库文件 stm32f10x.h
    * M4 e; c9 L; `
  18. % ~; O% `! V, d; N" g
  19.      DMA2_Channel2_IRQn = 57,- ?5 f. l  W8 W8 \
  20.      DMA2_Channel3_IRQn = 58,4 \! g+ p6 R, Y
  21.      DMA2_Channel4_5_IRQn = 59
    4 x. W" a" |) q
  22. } IRQn_Type;
复制代码
/ X" h9 a* b9 h' p

4 Y6 O" |5 @7 p2)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。
2 x5 d( C2 {, d9 y* ~  ~8 u: _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。
) M# A) ]5 K' D$ O" u/ p5 e4)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。
* z' b8 I( Q! h" _' j7 l+ ]$ G8 t5 c. R3 B8 U- S- z
3、编写中断服务函数
8 Z& V4 C4 E! N& G+ W7 f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 Y( U, Y! n- ]" \3 W

# ^4 a* i8 K9 i7 q% q4 ~( t0 R  P7 a1 Y  |8 F7 p

# B% F0 D/ c0 S$ [% _$ G! h( A8 w& G1 ?& Y& g' U
  b. U: V0 U& ^8 U
收藏 评论1 发布时间:2020-10-22 14:33

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1个回答
zst588 回答时间:2020-10-23 15:38:19
感谢楼主分享!!!

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