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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

0 {+ |, N) A" @+ s
* Y/ {' S3 v) }
1 异常类型
1 q! ^$ |% `- b6 y( n( Z7 l
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。# w: J7 v; X6 {- [

- ]* M& S- X: W
11.png
: _8 l5 z0 ]: Y& \) k2 H2 d; x

/ t% Q5 s( ~: y
F103 外部中断清单见下表。
1 X7 i5 D8 D  t: B. K3 C
12.png
13.png
' p: m  c3 h9 s" c# w8 k- M$ U

" d' z7 Q, U2 |& K
; r5 s% P7 v8 C$ t' F+ V& t6 m2 Z
2 NVIC简介

! B! c- J" G/ G/ r* H0 W- k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。
' R; n" A) z3 c9 |  t) E' p+ P" D5 V* t# V) g; a
( \4 G" z  G. P# f8 q* \# o
NVIC 寄存器简介
7 h8 b% w! D' j; f5 }& Z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。
. [) ]8 p$ c- k# ]- U' g
14.png 1 ?0 H2 W2 V1 M+ q5 c! T" c5 f2 \
[ps]NVIC 结构体定义,来自固件库头文件: core_cm3.h。
( A; R1 L# P1 A% M- K; a" O" 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。0 _. p- G7 x7 j) W/ h- E

8 H! x7 V& \  _2 A  D" f$ e( f" O- bNVIC 中断配置固件库7 v% V) D7 u3 U. 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。
/ R/ r8 {  d5 c' W9 U; M1 n( Q
15.png $ t0 K* d) L% s' K. K- [
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。
( |# ?# S& x7 a2 b9 j+ r! N
: b. s  P3 v) v0 P1 u
3 优先级的定义

  c/ h3 r* V7 |6 _8 v优先级定义
$ K0 Z1 r7 Q2 @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。
; T8 R% Q$ e$ j2 O. u! J* f
+ B' a6 K: ]* N. g6 E

5 e* G0 m+ g& M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。* T! K4 ^) D  B4 ?! N3 L

/ K  q% z" z) c

. I, N0 h) G. S1 ?1 G3 _7 J5 m+ m优先级分组! `7 K6 c0 `! z2 H
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。
( v& Z8 W0 p4 @0 N5 q+ y
16.png ; d0 P& B  j# [
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。
+ f" k5 e$ R: o
17.png
+ Q: h6 W7 R4 }
6 L! o4 g6 O8 `  T8 S  n9 X; m
中断编程
( ^. ^1 E3 o: U* _  o7 z
18.png
: n& }0 j+ o1 ]3 e
0 L: G. E: D8 q2 i; {
在配置每个中断的时候一般有 3 个编程要点:  A5 y8 A* @! F, H9 g
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。
. v' h! \: D* T' E" @2、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。/ L, P6 C4 y- u; {; o5 C
  1. , [3 {& t" J! Z" L0 C
  2. typedef struct {
    3 {- k: {$ c/ p9 |) d  k& T
  3.     uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中断源
    1 m1 V+ |' x0 o* h2 @( z. f
  4.     uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;// 抢占优先级% ?; u" F- M! L/ N, H5 s
  5.     uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子优先级2 E2 X2 v$ B4 Z, Y
  6.     FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或者失能$ b2 x2 U3 Y4 w% B& C
  7. } NVIC_InitTypeDef;
复制代码
" Z. U! z# c" a7 l

' g% W6 ~+ b+ d; ?1 s' C0 h+ @' w8 w有关 NVIC 初始化结构体的成员我们一一解释下:4 U( M! Z$ z) J( k
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 M' K; r/ R) [" m# O
  1. 8 {! m7 R9 h% w
  2. typedef enum IRQn {
    : S' L; G0 A3 w$ |+ z! o1 h! n" O
  3.      //Cortex-M3 处理器异常编号9 ], |0 K( _% m* v6 }- y
  4.      NonMaskableInt_IRQn = -14,
    ; M0 J" u$ B3 d. ^2 \
  5.      MemoryManagement_IRQn = -12,
    ' s) l( ~, o$ z2 p1 O
  6.      BusFault_IRQn = -11,
    7 A+ e' z; P0 k% m
  7.      UsageFault_IRQn = -10,
    5 p% h; \" o% j& d( w* }
  8.      SVCall_IRQn = -5,
    2 d9 U7 e0 P8 @& l
  9.      DebugMonitor_IRQn = -4,7 `* G, ^8 ~. E  d* `' y, }  |
  10.      PendSV_IRQn = -2,
    4 G7 D: l% w! z2 d
  11.      SysTick_IRQn = -1,
    5 V  c; E6 q; l0 s1 [3 B
  12.      //STM32 外部中断编号+ q, _, o! r- Y# m+ M
  13.      WWDG_IRQn = 0,) ~$ ~4 t! B* \  o$ g
  14.      PVD_IRQn = 1,5 U8 B/ F% Y5 X
  15.      TAMP_STAMP_IRQn = 2,
    3 m+ v6 f/ n, e
  16. - _6 z) w4 ~9 Q$ C
  17.      //限于篇幅,中间部分代码省略,具体的可查看库文件 stm32f10x.h
    ( E/ A3 ]+ f1 q" K, l

  18. ( K8 Z3 ?- w5 ~& ]. r
  19.      DMA2_Channel2_IRQn = 57,0 K! a, e1 ?+ A5 T4 f" d( D
  20.      DMA2_Channel3_IRQn = 58,
    1 B; P3 [' K$ z
  21.      DMA2_Channel4_5_IRQn = 598 y3 e+ t+ F! ]6 S1 Q; M
  22. } IRQn_Type;
复制代码
9 v& z8 c5 g1 U

  ?' T8 `) L# E2 r7 p6 t2)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。
" T* r+ y7 m4 S. H: ]1 v! C3)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。
+ N) G# g, \! J" K# c7 E6 ~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。8 {9 H" v; @$ x& O0 B: z

; E, r) h' K' {# s0 A3、编写中断服务函数, k3 A) u/ ]  ]5 q: \( C
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。7 ?, j) q6 X2 W( U$ u) i

5 B! y$ w  u2 W2 V5 r8 [" O9 V0 R) k& X$ c1 K

, m8 m+ X% X7 u7 n$ q- k8 v2 W
) y( ^; _6 z5 B% J, r5 }3 l- f; q* l; c, r3 Q# _& W3 z
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
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