STM32中断管理函数

2015-08-24 来源：eefocus

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76 个中断，包括16 个内核中断和60 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60 个可屏蔽中断，所以我们就只针对这60 个可屏蔽中断进行介绍。
在 MDK 内，与NVIC 相关的寄存器，MDK 为其定义了如下的结构体：
typedef struct
{
vu32 ISER[2];
u32 RESERVED0[30];
vu32 ICER[2];
u32 RSERVED1[30];
vu32 ISPR[2];
u32 RESERVED2[30];
vu32 ICPR[2];
u32 RESERVED3[30];
vu32 IABR[2];
u32 RESERVED4[62];
vu32 IPR[15];
} NVIC_TypeDef;
STM32 的中断在这些寄存器的控制下有序的执行的。了解这些中断寄存器，你才能方便的
使用STM32 的中断。下面重点介绍这几个寄存器：
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STM32 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STM32 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。具体为什么这么设计，请看《CM3 权威指南》第125 页，
NVIC 概览一章。
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：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。
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。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 中中断分组的设置来决定。
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。具体的分配关系如下表所示：

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。
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 中断)的抢占优先级
为3，响应优先级为1。中断6（外部中断0）的抢占优先级为4，响应优先级为0。中断7（外
部中断1）的抢占优先级为3，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。
这里需要注意 2 点：
如果两个中断的响应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。
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。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 STM32 中断设置的大致过程。接下来我们介绍如何使用函数
实现以上中断设置，使得我们以后的中断设置简单化。
第一个介绍的是NVIC 的分组函数MY_NVIC_PriorityGroupConfig，该函数的参数
NVIC_Group 为要设置的分组号，可选范围为0~4，总共5 组。如果参数非法，将可能导致不

可预料的结果。MY_NVIC_PriorityGroupConfig 函数代码如下：
//设置NVIC 分组
//NVIC_Group:NVIC 分组 0~4 总共5 组
void MY_NVIC_PriorityGroupConfig(u8 NVIC_Group)
{
u32 temp，temp1;
temp1=(~NVIC_Group)&0x07;//取后三位

temp1<<=8;
temp=SCB->AIRCR; //读取先前的设置
temp&=0X0000F8FF; //清空先前分组
temp|=0X05FA0000; //写入钥匙
temp|=temp1;
SCB->AIRCR=temp; //设置分组
}
通过前面的介绍，我们知道STM32 的5 个分组是通过设置SCB->AIRCR 的BIT[10:8]来实
现的，而通过2.7.2.1 的介绍我们知道SCB->AIRCR 的修改需要通过在高16 位写入0X05FA 这
个密钥才能修改的，故在设置AIRCR 之前，应该把密钥加入到要写入的内容的高16 位，以保
证能正常的写入AIRCR。在修改AIRCR 的时候，我们一般采用读->改->写的步骤，来实现不
改变AIRCR 原来的其他设置。以上就是MY_NVIC_PriorityGroupConfig 函数设置中断优先级分
组的思路。
第二个函数是NVIC 设置函数MY_NVIC_Init ，该函数有4 个参数，分别为：
NVIC_PreemptionPriority 、NVIC_SubPriority 、NVIC_Channel 、NVIC_Group 。第一个参数
NVIC_PreemptionPriority 为中断抢占优先级数值，第二个参数NVIC_SubPriority 为中断子优先
级数值，前两个参数的值必须在规定范围内，否则也可能产生意想不到的错误。第三个参数
NVIC_Channel 为中断的编号（范围为0~59），最后一个参数NVIC_Group 为中断分组设置（范
围为0~4）。该函数代码如下：
//设置NVIC
//NVIC_PreemptionPriority:抢占优先级
//NVIC_SubPriority :响应优先级
//NVIC_Channel :中断编号
//NVIC_Group :中断分组 0~4
//注意优先级不能超过设定的组的范围!否则会有意想不到的错误
//组划分:
//组0:0 位抢占优先级，4 位响应优先级
//组1:1 位抢占优先级，3 位响应优先级
//组2:2 位抢占优先级，2 位响应优先级
//组3:3 位抢占优先级，1 位响应优先级
//组4:4 位抢占优先级，0 位响应优先级
//NVIC_SubPriority 和NVIC_PreemptionPriority 的原则是，数值越小，越优先
void MY_NVIC_Init(u8 NVIC_PreemptionPriority，u8 NVIC_SubPriority，u8 NVIC_Channel，
u8 NVIC_Group)
{
u32 temp;
u8 IPRADDR=NVIC_Channel/4; //每组只能存4 个，得到组地址
u8 IPROFFSET=NVIC_Channel%4;//在组内的偏移
IPROFFSET=IPROFFSET*8+4; //得到偏移的确切位置
MY_NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_Group);//设置分组
temp=NVIC_PreemptionPriority<<(4-NVIC_Group);
temp|=NVIC_SubPriority&(0x0f>>NVIC_Group);
temp&=0xf;//取低四位

if(NVIC_Channel<32)NVIC->ISER[0]|=1< 相反操作就OK)
else NVIC->ISER[1]|=1<<(NVIC_Channel-32);
NVIC->IPR[IPRADDR]|=temp< }
通过前面的介绍，我们知道每个可屏蔽中断的优先级的设置是在IPR 寄存器组里面的，每
个中断占8 位，但只用了其中的4 个位，以上代码就是根据中断分组情况，来设置每个中断对
应的高4 位的数值的。当然在该函数里面还引用了MY_NVIC_PriorityGroupConfig 这个函数来
设置分组。其实这个分组函数在每个系统里面只要设置一次就够了，设置多次，则是以最后的
那一次为准。但是只要多次设置的组号都是一样，就没事。否则前面设置的中断会因为后面组
的变化优先级会发生改变，这点在使用的时候要特别注意！一个系统代码里面，所有的中断分
组都要统一！！，以上代码对要配置的中断号默认是开启中断的。也就是ISER 中的值设置为1
了。
通过以上两个函数就实现了对 NVIC 的管理和配置。但是外部中断的设置，还需要配置相
关寄存器才可以。下面就介绍外部中断的配置和使用。
STM32 的EXTI 控制器支持19 个外部中断/事件请求。每个中断设有状态位，每个中断/事
件都有独立的触发和屏蔽设置。STM32 的19 个外部中断为：
线 0~15：对应外部IO 口的输入中断。
线 16：连接到PVD 输出。
线 17：连接到RTC 闹钟事件。
线 18：连接到USB 唤醒事件。
对于外部中断 EXTI 控制MDK 定义了如下结构体：
typedef struct
{
vu32 IMR;
vu32 EMR;
vu32 RTSR;
vu32 FTSR;
vu32 SWIER;
vu32 PR;
} EXTI_TypeDef;
通过这些寄存器的设置，就可以对外部中断进行详细设置了。下面我们就重点介绍这些寄
存器的作用。
IMR：中断屏蔽寄存器。这是一个32 寄存器。但是只有前19 位有效。当位x 设置为1 时，
则开启这个线上的中断，否则关闭该线上的中断。
EMR：事件屏蔽寄存器，同IMR，只是该寄存器是针对事件的屏蔽和开启。
RTSR：上升沿触发选择寄存器。该寄存器同IMR，也是一个32 为的寄存器，只有前19
位有效。位x 对应线x 上的上升沿触发，如果设置为1，则是允许上升沿触发中断/事件。否则，
不允许。
FTSR：下降沿触发选择寄存器。同PTSR，不过这个寄存器是设置下降沿的。下降沿和上
升沿可以被同时设置，这样就变成了任意电平触发了。

SWIER：软件中断事件寄存器。通过向该寄存器的位x 写入1，在未设置IMR 和EMR 的
时候，将设置PR 中相应位挂起。如果设置了IMR 和EMR 时将产生一次中断。被设置的SWIER
位，将会在PR 中的对应位清除后清除。
PR：挂起寄存器。当外部中断线上发生了选择的边沿事件，该寄存器的对应位会被置为1。
0，表示对应线上没有发生触发请求。通过向该寄存器的对应位写入1 可以清除该位。在中断服
务函数里面经常会要向该寄存器的对应位写1 来清除中断请求。
以上就是与中断相关寄存器的介绍，更详细的介绍，请参考《STM32 参考手册》第95 页，
8.3 节EXTI 寄存器描述这一章。
通过以上配置就可以正常设置外部中断了，但是外部 IO 口的中断，还需要一个寄存器配
置，也就是IO 复用里的外部中断配置寄存器EXTICR。这是因为STM32 任何一个IO 口都可
以配置成中断输入口，但是IO 口的数目远大于中断线数（16 个）。于是STM32 就这样设计，
GPIOA~GPIOG 的[15:0]分别对应中断线15~0。这样每个中断线对应了最多7 个IO 口，以线0
为例：它对应了GPIOA.0、PIOB.0、GPIOC.0、GPIOD.0、GPIOE.0、GPIOF.0、GPIOG.0。而
中断线每次只能连接到1 个IO 口上，这样就需要EXTICR来决定对应的中断线配置到哪个GPIO
上了。
EXTICR 在AFIO 的结构体中定义，如下：
typedef struct
{
vu32 EVCR;
vu32 MAPR;
vu32 EXTICR[4];
} AFIO_TypeDef;
EXTICR 寄存器组，总共有4 个，因为编译器的寄存器组都是从0 开始编号的，所以
EXTICR[0]~ EXTICR[3]，对应《STM32 参考手册》里的EXTICR1~ EXTICR 4。每个EXTICR
只用了其低16 位。EXTICR[0]的分配如下：

比如如我要设置 GPIOB.1 映射到1，则只要设置EXTICR[0]的bit[7:4]为0001 即可。默认
都是0000 即映射到GPIOA。从图5.7 中可以看出，EXTICR[0]只管了GPIO 的0~3 端口，相应
的其他端口由EXTICR[1~3]管理。具体请参考《STM32 参考手册》第126~128 页。
通过对上面的分析我们就可以完成对外部中断的配置了。该函数为 Ex_NVIC_Config，该

函数有3 个参数：GPIOx 为GPIOA~G（0~6），在sys.h 里面有定义。代表要配置的IO 口。BITx
则代表这个IO 口的第几位。TRIM 为触发方式，低2 位有效（0x01 代表下降触发；0x02 代表
上升沿触发；0x03 代表任意电平触发）。其代码如下：
//外部中断配置函数
//只针对GPIOA~G;不包括PVD，RTC 和USB 唤醒这三个
//参数:GPIOx:0~6，代表GPIOA~G;BITx:需要使能的位;TRIM:触发模式，1，下升沿;2，上
降沿;3，任意电平触发
//该函数一次只能配置1 个IO 口，多个IO 口，需多次调用
//该函数会自动开启对应中断，以及屏蔽线
void Ex_NVIC_Config(u8 GPIOx，u8 BITx，u8 TRIM)
{
u8 EXTADDR;
u8 EXTOFFSET;
EXTADDR=BITx/4;//得到中断寄存器组的编号
EXTOFFSET=(BITx%4)*4;
RCC->APB2ENR|=0x01;//使能io 复用时钟
AFIO->EXTICR[EXTADDR]|=GPIOx< //自动设置
EXTI->IMR|=1< EXTI->EMR|=1< if(TRIM&0x01)EXTI->FTSR|=1< if(TRIM&0x02)EXTI->RTSR|=1< }
Ex_NVIC_Config 完全是按照我们之前的分析来编写的，首先根据GPIOx 的位得到中断寄
存器组的编号，即EXTICR 的编号，在EXTICR 里面配置中断线应该配置到GPIOx 的哪个位。
然后使能该位的中断及事件，最后配置触发方式。这样就完成了外部中断的的配置了。从代码
中可以看到该函数默认是开启中断和事件的。其次还要注意的一点就是该函数一次只能配置一
个IO 口，如果你有多个IO 口需要配置，则多次调用这个函数就可以了。
至此，我们对 STM32 的中断管理就介绍结束了。当然还有中断响应函数，我们这里没有
介绍，这个在后面的实例中会向各位讲述的。

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