STM32 中的嵌套向量中断控制器（NVIC）详解

首先明确：

抢占优先级决定"能不能打断"；响应优先级决定"同时等待时谁先执行"。

1. NVIC 是什么

NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器）负责：

开启、关闭中断
保存中断的挂起状态
判断多个中断的执行顺序
实现中断嵌套
根据中断号找到对应的中断服务函数

所谓"嵌套"，就是 CPU 正在执行一个中断服务函数时，可以被更高抢占优先级的中断打断。

2. STM32 的优先级数字越小，等级越高

优先级数值 0 > 优先级数值 1 > 优先级数值 2 ...

这里的 > 表示"实际优先级更高"。

例如：

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中断A：抢占优先级 = 0
中断B：抢占优先级 = 2

A 的优先级高于 B。B 执行过程中，A 可以打断 B。

3. NVIC的 4 位优先级

很多 STM32 芯片实际实现了 4 个优先级位，因此一共有： $2\^4=16$

个编码值，也就是 0～15。

这 4 位可以切分成两部分：

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4个优先级位 = 抢占优先级位 + 响应优先级位

分成五种模式：

分组	抢占优先级位数	抢占值范围	响应优先级位数	响应值范围
分组0	0位	只能为0	4位	0～15
分组1	1位	0～1	3位	0～7
分组2	2位	0～3	2位	0～3
分组3	3位	0～7	1位	0～1
分组4	4位	0～15	0位	只能为0

这里的 4 位不是说每个中断都有两个独立的 4 位字段，而是说：

总共只有 4 位，需要在抢占优先级和响应优先级之间分配。

4. 抢占优先级：决定能否发生中断嵌套

假设：

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中断A：抢占优先级 1
中断B：抢占优先级 2

由于数值越小优先级越高，因此 A 的抢占优先级高于 B。

如果 CPU 正在执行 B，此时 A 到来：

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执行B → A到来 → 暂停B → 执行A → A结束 → 继续执行B

这就是中断嵌套。

反过来，如果正在执行 A，B 到来，B 不能打断 A，只能进入挂起状态，等 A 执行完再处理。

重要规则

只有抢占优先级不同，才可能发生嵌套。

响应优先级再高，也不能打断正在执行的中断。

5. 响应优先级：决定挂起中断的先后顺序

响应优先级也常被称为：

子优先级
SubPriority
次优先级

假设两个中断的抢占优先级相同：

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中断A：抢占优先级 1，响应优先级 0
中断B：抢占优先级 1，响应优先级 2

如果 CPU 正在执行主程序，并且 A、B 几乎同时进入挂起状态，那么响应优先级更高的 A 先执行。

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A先执行 → A结束 → B执行

但如果 B 已经开始执行，这时 A 才到来，A通常不能打断 B，因为二者抢占优先级相同。

也就是说：

响应优先级只负责"排队"，不负责"抢占"。

6. 如果抢占优先级和响应优先级都相同

抢占优先级和响应优先级均相同的，按中断号排队。

此时由异常号/IRQ 编号进行最终裁决，通常中断号较小者优先。

例如两个中断的配置完全相同：

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EXTI0_IRQn = 6
TIM2_IRQn  = 28

如果二者同时挂起，一般 EXTI0_IRQn 对应的异常编号更小，因此会先得到响应。

不过实际程序不应过度依赖这一条，最好通过合理设置优先级明确执行次序。

7. 五种分组分别适合什么情况

分组0：没有中断嵌套

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抢占优先级：无
响应优先级：0～15

所有外部中断的抢占等级都相同，因此外部中断之间不能相互抢占，只能排队执行。

适合：

不希望出现中断嵌套
系统结构简单
通过响应优先级安排执行次序

分组1

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抢占优先级：0～1
响应优先级：0～7

只有两个抢占等级，但每个等级内部可以进行较细的排序。

适合嵌套层数较少、同级中断较多的系统。

分组2

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抢占优先级：0～3
响应优先级：0～3

抢占能力和排队能力比较均衡，是常见选择之一。

分组3

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抢占优先级：0～7
响应优先级：0～1

可以划分较多抢占等级，但同一抢占等级下只有两个响应等级。

分组4：全部用于抢占

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抢占优先级：0～15
响应优先级：无

可以设置很多抢占层级，但没有可配置的响应优先级。

适合更强调中断嵌套层次的系统。

8. 分组2实例

假设系统采用分组2：

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NVIC_PRIORITYGROUP_2

此时：

text 复制代码

抢占优先级范围：0～3
响应优先级范围：0～3

配置三个中断：

中断	抢占优先级	响应优先级
USART1	1	2
TIM2	2	0
EXTI0	1	0

可以得出：

USART1 能打断 TIM2，因为 1 < 2。
EXTI0 也能打断 TIM2。
USART1 与 EXTI0 抢占优先级相同，不能互相打断。
当二者同时等待时，EXTI0 的响应优先级为 0，因此先于 USART1 执行。
如果 USART1 已经进入中断服务函数，随后 EXTI0 到来，EXTI0 不能仅凭响应优先级打断 USART1。

一句话记忆

抢占优先级不同：看谁能打断谁。

抢占优先级相同：不能互相打断。

同时处于等待状态：再比较响应优先级。

两者都相同：通常由中断号较小者先响应。

所有优先级都是数值越小越高。