STM32开发必备知识篇：STM32中断类型

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STMCU小助手发布时间：2022-10-31 23:35

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文章简介:	STM32开发必备知识篇：STM32中断类型

图1 STM32F103RCT6实物

   既然是“STM32开发必备知识“就请把基础夯实，如同写“FPGA基础知识”笔者也把常用IP核的仿真、模块划分等知识说明清楚，用了4年STM32芯片个人觉得，有几样东西是在做STM32开发前所必须要掌握的，学习任何知识都有过程，需要循循渐进把握住规律，才可能层层深入。而对于STM32开发：STM32的中断系统、时钟分配、定时器、ADC模数转换、DMA数据搬运、GPIO EXTI中断类型等这些请必须掌握，然后再把C语言的数据结构、函数指针捡起来，相信这些大家在上学的时候多多少少都有学习，这些都搞明白了再动手实践“STM32 10个项目”，这10个项目的选取也费尽心思，一方面参考了市面经典的开发板例程，另一方面更站在了4年产品研发的角度，笔者会把项目的源码开源方便大家后期学习实践。

      什么叫做中断，如图2所示是一个日常生活中的中断，比如现在大家在看电视，然后这时候电话响了，我们要去接电话显然电话比看电视这件事紧急，接完电话这时候又要去取快递了，下楼取快递以后再回来继续看电视，那类似的什么是处理器中的中断呢？

   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，如uCOS和FreeRTOS等。

图2 日常生活中的中断

如图3所示是STM32中断处理过程，很多培训机构或者网络教程会说得很复杂繁琐，在这里其实大家只需要记住CPU进入中断前要做什么，退出中断后要做什么即可。

进入中断前

1. 处理器自动保存现场到堆栈里

2. {PC, xPSR, R0-R3, R12, LR}

3. 一旦入栈结束，ISR便可开始执行

4. 晚到的中断会重新取ISR地址，但无需再次保存现场

退出中断后

1. 中断前的现场被自动从堆栈中恢复

2. 一旦出栈完成，继续执行被中断打断的指令

3. 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

4. 现场保存

图3 STM32中断处理过程

如图4所示以STM32F0为例，是STM32F0中断的体系结构，在这里以Cortex-M0内部产生的中断，通常叫做“异常”，而外设产生的中断，通常就叫做“中断”，注意到对于外部产生的中断不管是串口、定时器、IIC还是EXTI GPIO都由一个叫做NVIC即“嵌套向量中断控制器”来管理，NVIC的主要功能可以概括为：1. 中断管理；2.支持异常及中断向量化处理；3.支持嵌套中断。

图4 STM32F0中断的体系结构

1. 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，如图5所示是Cortex-M0处理器中的NVIC常用寄存器地址，例如ISER表示对一个中断的使能、ICER表示对一个中断的禁止、ISPR表示一个挂起寄存器的设置、ICPR表示清除挂起寄存器、IPR0-7表示对一个中断源优先级的配置。

图5 Cortex-M0处理器的NVIC常用寄存器地址

2.支持异常及中断向量化处理

如图6所示是Cortex-M0处理器的中断和异常向量表，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。

图6 Cortex-M0处理器的中断和异常向量表

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，如图7所示是Cortex-M0处理器的NVIC中断编号，大家可以看到1-15即Cortex-M0内部的异常，16以上为外设的中断。

图7 Cortex-M0处理器的NVIC中断编号

3.支持嵌套中断

如图8所示是Cortex-M0处理器的优先级配置STM32F0中断的优先级，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： 3个固定的优先级，都是负值不能改变；4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