【STM32】中断应用概述

前面我们知道在手册中有一个中断向量表，初步了解了中断的概念。

1.NVIC简介

NVIC是嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片中断相关的功能，它跟内核紧密耦合，是内核里面的一个外设。

在固件库中，NVIC的结构体定义可谓是颇有远虑，给每个寄存器都预览了很多位，恐怕为的是日后扩展功能。不过STM32F407可用不了这么多，只是用了部分而已。

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在core_cm4.h文件中

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;

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。NVIC对中断进行分组，组0~4，同时对每一个中断设置一个抢占优先级和一个响应优先级值。（数值越小，优先级越高）

优先级分组	主优先级（抢占优先级）	子优先级（响应优先级）	描述
NVIC_PriorityGroup_0	0	0-15	主-0bit,子-4bit
NVIC PriorityGroup_1	0-1	0-7	主-1bit,子-3bit
NVIC_PriorityGroup_2	0-3	0-3	主-2bit,子-2bit
NVIC_PriorityGroup_3	0-7	0-1	主-3bit,子-1bit
NVIC_PriorityGroup_4	0-15	0	主-4bit,子-0bit

高优先级的抢占优先级中断是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。
抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。
抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行。
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。

一般情况下，系统代码执行过程中，只设置一次中断优先级分组，设置好之后一般不会改变。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。

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在misc.c中
/**
* 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;
}

2.中断编程

在配置每个中断的时候一般有3个编程要点：

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。
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。

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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;

3.编写中断服务函数

在启动文件startup_stm32f40xx.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。

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    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    /* 配置USART为中断源 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    /* 抢断优先级为1 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    /* 子优先级为1 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    /* 使能中断 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    /* 初始化配置NVIC */
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

3.总结

NVIC_PriorityGroupConfig是整个程序中只需要设置一次，适合放在main()函数中。
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure) 配置结构体赋值的将要设置的中断向量和其优先级，可以放在模块中进行。