2019年02月12日 | 【stm32f407】NVIC

NVIC称之为“嵌套向量中断控制器:Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC)“。

CM4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STM32F4并没有使用CM4内核的全部东西，而是只用了它的一部分

STM32F40xx/STM32F41xx总共有92个中断，STM32F42xx/STM32F43xx则总共有96个中断，以下仅以STM32F40xx/41xx为例讲解。

STM32F40xx/STM32F41xx的92个中断里面，包括10个内核中断和82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82个可屏蔽中断。在MDK内，与NVIC相关的寄存器，MDK为其定义了如下的结构体：

typedefstruct

{

__IOuint32_t ISER[8];   /*!< Interrupt SetEnable Register */

uint32_tRESERVED0[24];

__IOuint32_t ICER[8];      /*!< InterruptClear Enable Register */

uint32_tRSERVED1[24];

__IOuint32_t ISPR[8];      /*!< InterruptSet Pending Register */

uint32_tRESERVED2[24];

__IOuint32_t ICPR[8];      /*!< InterruptClear Pending Register */

uint32_tRESERVED3[24];

__IOuint32_t IABR[8];        /*!

uint32_tRESERVED4[56];

__IOuint8_t IP[240];    /*!< InterruptPriority Register, 8Bit wide      */

uint32_tRESERVED5[644];

__Ouint32_t STIR;      /*!< SoftwareTrigger Interrupt Register */

}NVIC_Type;

STM32F4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，才能方便的使用STM32F4的中断。下面重点介绍这几个寄存器：

ISER[8]：ISER全称是：Interrupt Set-Enable Registers，这是一个中断使能寄存器组。上面说了CM4内核支持256个中断，这里用8个32位寄存器来控制，每个位控制一个中断。但是STM32F4的可屏蔽中断最多只有82个，所以对我们来说，有用的就是三个（ISER[0~2]），总共可以表示96个中断。而STM32F4只用了其中的前82个。ISER[0]的bit0~31分别对应中断0~31；ISER[1]的bit0~32对应中断32~63；ISER[2]的bit0~17对应中断64~81；这样总共82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)。

ICER[8]：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[8]：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[8]：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[8]：全称是：Interrupt Active Bit Registers，是一个中断激活标志位寄存器组。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。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。

IP[240]：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！STM32F4的中断分组与这个寄存器组密切相关。IP 寄存器组由240个8bit的寄存器组成，每个可屏蔽中断占用8bit，这样总共可以表示240个可屏蔽中断。而STM32F4只用到了其中的82个。IP[81]~IP[0]分别对应中断81~0。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响应优先级。抢占优先级在前，响应优先级在后。而这两个优先级各占几个位又要根据SCB->AIRCR中的中断分组设置来决定。

这里简单介绍一下STM32F4的中断分组：STM32F4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。如图所示：

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82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。

结合实例说明一下：假定设置中断优先级组为2，然后设置中断3(RTC_WKUP中断)的抢占优先级为2，响应优先级为1。中断6（外部中断0）的抢占优先级为3，响应优先级为0。中断7（外部中断1）的抢占优先级为2，响应优先级为0。那么这3个中断的优先级顺序为：中断7>中断3>中断6。

上面例子中的中断3和中断7都可以打断中断6的中断。而中断7和中断3却不可以相互打断！

通过以上介绍，我们熟悉了STM32F4中断设置的大致过程。

在来个例子：

抢占优先级和响应优先级STM32 的中断向量具有两个属性，一个为抢占属性，另一个为响应属性，其属性编号越小，表明它的优先级别越高。

抢占，是指打断其它中断的属性，即因为具有这个属性，会出现嵌套中断

(在执行中断服务函数 A 的过程中被中断 B 打断，执行完中断服务函数 B 再继续

执行中断服务函数 A)，抢占属性由 NVIC_IRQChannelPreemptionPriority 的参

数配置。而响应属性则应用在抢占属性相同的情况下，当两个中断向量的抢占优先

级相同时，如果两个中断同时到达，则先处理响应优先级高的中断，响应属性由NVIC_IRQChannelSubPriority 的参数配置。例如，现在有三个中断向量：

中断向量  抢占优先级  响应优先级

A  0  0

B  1  0

C  1  1

若内核正在执行 C 的中断服务函数，则它能被抢占优先级更高的中断 A 打

断，由于 B 和 C 的抢占优先级相同，所以 C 不能被 B 打断。但如果 B 和 C 中断

是同时到达的，内核就会首先响应响应优先级别更高的 B 中断。

接下来我们介绍如何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。

首先要讲解的是中断优先级分组函数NVIC_PriorityGroupConfig，其函数申明如下

voidNVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

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。这个函数我们可以找到其实现：

voidNVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)

{

assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));

SCB->AIRCR= AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;

}

从函数体可以看出，这个函数唯一目的就是通过设置SCB->AIRCR寄存器来设置中断优先级分组，这在前面寄存器讲解的过程中已经讲到。而其入口参数通过双击选中函数体里面的“IS_NVIC_PRIORITY_GROUP”然后右键“Go to defitionof …”可以查看到为

这也是我们上面提到的，分组范围为0-4。比如我们设置整个系统的中断优先级分组值为2，那么方法是：

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

这样就确定了一共为“2位抢占优先级，2位响应优先级”。

设置好了系统中断分组，那么对于每个中断我们又怎么确定他的抢占优先级和响应优先级呢？下面我们讲解一个重要的函数为中断初始化函数NVIC_Init，其函数申明为：

voidNVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)

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

typedefstruct

{

uint8_tNVIC_IRQChannel; 

uint8_tNVIC_IRQChannelPreemptionPriority;

uint8_tNVIC_IRQChannelSubPriority; 

FunctionalStateNVIC_IRQChannelCmd; 

} NVIC_InitTypeDef;

NVIC_InitTypeDef结构体中间有四个成员变量，接下来我们一一来看看这些成员变量的含义。

NVIC_IRQChannel：定义初始化的是哪个中断，这个我们可以在stm32f4xx.h 中找到每个中断对应的名字。例如USART1_IRQn。NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：定义这个中断的抢占优先级别。NVIC_IRQChannelSubPriority：定义这个中断的子优先级别,也叫响应优先级。NVIC_IRQChannelCmd：该中断通道是否使能。

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

NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel= USART1_IRQn;//串口1中断

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

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority= 2;// 响应优先级位2

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

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据上面指定的参数初始化NVIC寄存器

这里我们讲解了中断分组的概念以及设置单个中断优先级的方法。对于每个中断，还有一些类似清除中断，查看中断状态的操作，这在后面我们讲解每个中断的时候会详细讲解怎么使用。

最后我们总结一下中断优先级设置的步骤：

1.系统运行开始的时候设置中断分组。确定组号，也就是确定抢占优先级和响应优先级的分配位数。调用函数为NVIC_PriorityGroupConfig();

2.设置所用到的中断的中断优先级别。对每个中断调用函数为NVIC_Init();