STM32中断的种类以及使用注意事项

一、STM32 中断的种类

STM32 基于 Cortex-M 内核（如 M3/M4），其完整的中断系统包括：

内核异常（Exception）

属于"系统级中断"，由 CPU 内部触发。
包括：
- Reset（复位）
- NMI（不可屏蔽中断）
- HardFault（硬件错误）
- MemManage、BusFault、UsageFault（内存/总线/用法错误）
- SVCall、PendSV、SysTick（系统调用、可挂起服务、系统滴答定时器）

这些异常优先级固定，不能被普通中断打断（除 NMI 和 HardFault 等高优先级异常）。

外设中断（Interrupt）

由片上外设（如 GPIO、USART、TIM、ADC、DMA、CAN 等）触发。
STM32F103 系列典型有 60 个可屏蔽中断通道（加上 10 个内核异常，共 70 个中断源）。
每个外设可配置为产生中断（需使能 + 配置 NVIC）。

⚠️ 注意：STM32 的中断总数因型号而异（如 F1 是 70 个，F4 可达 90+ 个）。

二、常见中断应用示例

按键中断（GPIO 外部中断）
原理：
- 按键连接到 GPIO 引脚（如 PA0）。
- 配置该引脚为输入模式 + 上拉/下拉。
- 通过 AFIO 将 GPIO 映射到 EXTI（外部中断线）。
- 配置 EXTI 触发方式（上升沿、下降沿、双边沿）。
- 在 NVIC 中使能对应 EXTI 中断（如 EXTI0_IRQn）。
- 编写中断服务函数（ISR）：void EXTI0_IRQHandler(void)

示例流程（HAL 库）：

复制代码

// 1. 使能时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();

// 2. 配置 GPIO
GPIO_InitTypeDef gpio = {0};
gpio.Pin = GPIO_PIN_0;
gpio.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; // 下降沿触发（按键按下）
gpio.Pull = GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio);

// 3. 配置 NVIC
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 2, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

// 4. ISR
void EXTI0_IRQHandler(void) {
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0); // 调用 HAL 的通用处理
}

// 5. 回调函数（用户实现）
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_0) {
        // 按键处理逻辑（如翻转 LED）
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
    }
}

✅ 注意：必须在 ISR 中清除中断标志位（HAL 自动处理；寄存器需手动 EXTI->PR = 1DR 清除标志，并处理数据。

示例（HAL 库）：

复制代码

// 使能接收中断
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);

// 或使用 HAL 接收（带回调）
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_byte, 1);

// HAL 自动调用回调
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    if (huart->Instance == USART1) {
        // 处理 rx_byte
        process_data(rx_byte);
        // 重新开启单字节接收
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_byte, 1);
    }
}

🔔 关键点：避免在 ISR 中做耗时操作（如 printf、复杂计算），应快速处理并退出。

三、中断服务程序（ISR）注意事项

执行时间要短

ISR 应尽快完成并返回，避免阻塞其他高优先级中断。
不要在 ISR 中使用 delay()、printf()（除非使用 DMA 或环形缓冲）。

变量访问需加 volatile

若 ISR 与主程序共享变量，必须声明为 volatile：
volatile uint8_t flag = 0;

临界区保护

主程序访问 ISR 共享资源时，应临时关闭中断：

__disable_irq();

// 读取/修改共享变量

__enable_irq();

或使用 __set_PRIMASK() 更精细控制。

中断标志必须清除

否则会反复进入 ISR（死循环）。
HAL 库通常自动清除；寄存器操作需手动清标志（如 USART_SR 读 DR，EXTI_PR 写 1 清零）。

优先级配置合理

使用抢占优先级（Preemption Priority）和子优先级（Subpriority）。
高实时性任务（如电机控制）应设高抢占优先级。
避免所有中断设为同一优先级（可能导致嵌套失效）。

📌 优先级分组建议：

实时系统：用 NVIC_PriorityGroup_4（4 位全给抢占，无子优先级）
一般应用：用 NVIC_PriorityGroup_2（2 位抢占 + 2 位响应）

四、调试技巧

使用 Event Recorder 或 SEGGER SystemView 查看中断触发时序。
在 ISR 开头/结尾打 GPIO 电平，用示波器测执行时间。
避免在 ISR 中调用非重入函数（如 malloc、某些库函数）。

五、总结

1、中断种类内核异常（10+） + 外设中断（60+）

2、按键中断 GPIO → EXTI → NVIC → ISR（注意消抖和清标志）

3、串口中断 USART_RXNE → ISR 读 DR → 快速处理

4、ISR 原则短、快、清标志、volatile、关中断保护

5、优先级抢占 > 响应，合理分组避免嵌套问题

掌握这些要点，就能安全高效地使用 STM32 中断系统了