2019年01月15日 | STM32 中断优先级原理

CM3 内核支持 256 个中断，其中包含了 16 个内核中断和 240 个外部中断，并且具有 256级的可编程中断设置。但 STM32 并没有使用 CM3 内核的全部东西，而是只用了它的一部分。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 级可编程的中断优先级。而我们常用的就是这 68 个可屏蔽中断，但是 STM32 的 68 个可屏蔽中断，在 STM32F103 系列上面，又只有 60 个（在 107 系列才有 68 个）。

在 MDK 内，与 NVIC 相关的寄存器，MDK 为其定义了如下的结构体：

1. 　　typedef struct
   

2. 　　{
   

3. 　　vu32 ISER[2];
   

4. 　　u32 RESERVED0[30];
   

5. 　　vu32 ICER[2];
   

6. 　　u32 RSERVED1[30];
   

7. 　　vu32 ISPR[2];
   

8. 　　u32 RESERVED2[30];
   

9. 　　vu32 ICPR[2];
   

10. 　　u32 RESERVED3[30];
    

11. 　　vu32 IABR[2];
    

12. 　　u32 RESERVED4[62];
    

13. 　　vu32 IPR[15];
    

14. 　　} NVIC_TypeDef;

STM32 的中断在这些寄存器的控制下有序的执行的。只有了解这些中断寄存器，才能了解STM32 的中断。下面简要介绍这几个寄存器：

ISER[2]：ISER 全称是：Interrupt Set-Enable Registers，这是一个中断使能寄存器组。上面说了 STM32F103 的可屏蔽中断只有 60 个，这里用了 2 个 32 位的寄存器，总共可以表示 64 个中断。而 STM32F103 只用了其中的前 60 位。 ISER[0]的 bit0~bit31 分别对应中断 0~31。 ISER[1]的 bit0~27 对应中断 32~59；这样总共 60 个中断就分别对应上了。你要使能某个中断，必须设置相应的 ISER 位为 1，使该中断被使能(这里仅仅是使能，还要配合中断分组、屏蔽、IO 口映射等设置才算是一个完整的中断设置)。具体每一位对应哪个中断，请参考 stm32f10x_nvic..h 里面的第 36 行处。

ICER[2]：全称是： Interrupt Clear-Enable Registers，是一个中断除能寄存器组。该寄存器组与 ISER 的作用恰好相反，是用来清除某个中断的使能的。其对应位的功能，也和 ICER 一样。这里要专门设置一个 ICER 来清除中断位，而不是向 ISER 写 0 来清除，是因为 NVIC 的这些寄存器都是写 1 有效的，写 0 是无效的。

ISPR[2]：全称是：Interrupt Set-Pending Registers，是一个中断挂起控制寄存器组。每个位对应的中断和 ISER 是一样的。通过置 1，可以将正在进行的中断挂起，而执行同级或更高级别的中断。写 0 是无效的。

ICPR[2]：全称是：Interrupt Clear-Pending Registers，是一个中断解挂控制寄存器组。其作用与 ISPR 相反，对应位也和 ISER 是一样的。通过设置 1，可以将挂起的中断接挂。写 0 无效。

IABR[2]：全称是：Interrupt  Active Bit Registers，是一个中断激活标志位寄存器组。这是一个只读寄存器，通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个。在中断执行完了由硬件自动清零。对应位所代表的中断和 ISER 一样，如果为 1，则表示该位所对应的中断正在被执行。

IPR[15]：全称是：Interrupt Priority Registers，是一个中断优先级控制的寄存器组。这个寄存器组相当重要！ STM32 的中断分组与这个寄存器组密切相关。因为 STM32 的中断多达 60 多个，所以 STM32 采用中断分组的办法来确定中断的优先级。 IPR 寄存器组由 15 个 32bit 的寄存器组成，每个可屏蔽中断占用 8bit，这样总共可以表示 15*4=60 个可屏蔽中断。刚好和 STM32的可屏蔽中断数相等。IPR[0]的[31~24]，[23~16]，[15~8]，[7~0]分别对应中断 3~0，依次类推，总共对应 60 个外部中断。而每个可屏蔽中断占用的 8bit 并没有全部使用，而是  只用了高 4 位。这 4 位，又分为抢占优先级和子优先级。抢占优先级在前，子优先级在后。而这两个优先级各占几个位又要根据 SCB->AIRCR 中的中断断分组设置来决定。

这里简单介绍一下 STM32 的中断分组：STM32 将中断分为 5 个组，组 0~4。该分组的设置是由 SCB->AIRCR 寄存器的 bit10~8 来定义的。具体的分配关系如表

通过这个表，我们就可以清楚的看到组 0~4 对应的配置关系，例如组设置为 3，那么此时所有的 60 个中断，每个中断的中断优先寄存器的高四位中的最高 3 位是抢占优先级，低 1 位是响应优先级。每个中断，你可以设置抢占优先级为 0~7，响应优先级为 1 或 0。抢占优先级的级别高于响应优先级。而数值越小所代表的优先级就越高。

这里需要注意两点：第一，如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行；第二，高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。而抢占优先级相同的中断，高优先级的响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。

使用库函数实现以上中断分组设置以及中断优先级管理，使得我们以后的中断设置简单化。NVIC 中断管理函数主要在 misc.c 文件里面。

首先是中断优先级分组函数 NVIC_PriorityGroupConfig，这个函数的作用是对中断的优先级进行分组，这个函数在系统中只能被调用一次，一旦分组确定就最好不要更改。

比如我们设置整个系统的中断优先级分组值为 2(2 位抢占优先级，2 位响应优先级”)，那么方法是：NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

设置好了系统中断分组，那么对于每个中断又怎么确定他的抢占优先级和响应优先级呢？下面看一个重要的函数为中断初始化函数 NVIC_Init，其函数申明为：

void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)

其中 NVIC_InitTypeDef 是一个结构体，可以看看结构体的成员变量：

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1. 　　　typedef struct
   

2. 　　　{
   

3. 　　　　　uint8_t NVIC_IRQChannel; //定义初始化的是哪个中断，这个我们可以在 stm32f10x.h 中找到每个中断对应的名字。例如 USART1_IRQn。
   

4. 　　　　　uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; //定义这个中断的抢占优先级别。
   

5. 　　　　　uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; //定义这个中断的子优先级别。
   

6. 　　　　　FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; //该中断是否使能。
   

7. 　　　} NVIC_InitTypeDef;

比如我们要使能串口 1 的中断，同时设置抢占优先级为 1，子优先级位 2，初始化的方法是：

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1. 　　　USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
   

2. 　　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口 1 中断
   

3. 　　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1 ;// 抢占优先级为 1
   

4. 　　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;// 子优先级位 2
   

5. 　　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道使能
   

6. 　　　NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);