2021年11月12日 | STM32中断及NVIC概述

参考资料《STM32F4xx 中文参考手册》第十章-中断和事件、《 ARM Cortex™-M4F 技术参考手册》-4.3 章节：NVIC 和 4.4章节：SCB—4.4.5的 AIRCR。

对51单片机有一定了解的都知道51单片机有5个中断源，2个优先级，通过对IP这个寄存器赋值来进行中断优先级的处理而STM32的中断非常强大，每个外设都可以产生中断，那么STM32如何进行中断优先级的分配呢，这时就用到了NVIC(嵌套向量中断控制器)， 支持为数众多的系统异常和外部中断。

下表即为STM32F42系列的中断向量表（了解即可），即中断类型

灰色部分即为内核的系统异常，灰色以外的其他部分即为片上所有外设可以产生的中断。priority值越小，优先级越高。

NVIC(Nested Vectored interrupt  controller)嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片中断相关的功能，通过对NVIC寄存器进行配

置可以实现对内核和片上外设的中断的控制。但是各个芯片厂商在设计芯片的时候会对 Cortex-M4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-M4的 NVIC 的一个子集，只是用到了NVIC的一部分功能，其余的保留

以后备用。

 NVIC 结构体定义，来自固件库头文件：core_cm4.h

typedef struct {

   __IO uint32_t ISER[8]; // 中断使能寄存器

   uint32_t RESERVED0[24];

   __IO uint32_t ICER[8]; // 中断清除寄存器

   uint32_t RSERVED1[24];

   __IO uint32_t ISPR[8]; // 中断使能悬起寄存器

   uint32_t RESERVED2[24];

   __IO uint32_t ICPR[8]; // 中断清除悬起寄存器

   uint32_t RESERVED3[24];

   __IO uint32_t IABR[8]; // 中断有效位寄存器

   uint32_t RESERVED4[56];

   __IO uint8_t IP[240]; // 中断优先级寄存器(8Bit wide)

   uint32_t RESERVED5[644];

   __O uint32_t STIR; // 软件触发中断寄存器

 } NVIC_Type;

挂起：当置位中断挂起寄存器的时候，相应的中断将会被挂起，这是这个中断将不会立即执行，而是等待可执行的时候再执行；

比如高低级别的中断同时产生，就先挂起低级别的中断，等高级别的中断执行完毕，解除并执行低级中断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。

优先级定义

在 NVIC 有一个专门的寄存器：中断优先级寄存器 NVIC_IPRx（在 F429 中，x=0...90）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 CM4芯片都会精简设计，以致实际上支持的优先级数减少，在 F429中，只使用了高 4bit，如下所示：

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(position)，编号越小，优先级越高。

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，F429分为了 5组，具体如下：主优先级=抢占优先级，x代表主优先级位数，y代表子优先级位数。

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。

中断优先级分组库函数

/**

* 配置中断优先级分组：抢占优先级和子优先级

* 形参如下：

* @arg NVIC_PriorityGroup_0: 0bit for 抢占优先级

*                            4 bits for 子优先级

* @arg NVIC_PriorityGroup_1: 1 bit for 抢占优先级

*                            3 bits for 子优先级

* @arg NVIC_PriorityGroup_2: 2 bit for 抢占优先级

*                            2 bits for 子优先级

* @arg NVIC_PriorityGroup_3: 3 bit for 抢占优先级

*                            1 bits for 子优先级

* @arg NVIC_PriorityGroup_4: 4 bit for 抢占优先级

*                            0 bits for 子优先级

* @注意 如果优先级分组为 0，则抢占优先级就不存在，优先级就全部由子优先级控制

*/

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)

{

 // 设置优先级分组

 SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;

 }

优先级分组真值表

中断编程

在配置每个中断的时候一般有 3个编程要点：

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。

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 初始化结构体

typedef struct

 {

  uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中断源

  uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; // 抢占优先级

  uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子优先级

  FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或者失能

 } NVIC_InitTypeDef;

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，即使写错了程序不会报错，只会导致不想要

中断。具体的成员配置可参考 stm32f4xx.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。

2）NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考表格 优先级分组真值表

3）NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考表格优先级分组真值表 。

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。

3、编写中断服务函数

在启动文件 startup_stm32f429_439xx.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，中断服务函数我们统一写在 stm32f4xx_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。