stm32中断的总结
0 2023-01-20

所谓“中断”,通俗地讲,就是CPU在遇到一个需要即时处理的情况时,暂时中止当前程序的执行,转而处理新情况。

在stm32参考手册中的中断和异常向量表里可查阅到,其内核的异常响应系统里有10个系统异常(含Reset和HardFault),60个外部中断。具体的定义可在库文件stm32f10x.h头文件的IRQn_Type枚举里查到。如图5-1。

stm32中断初识与实践(上)图5-1

在进行中断配置前,有两个概念需要先弄清楚——NVIC、优先级定义及分组。

NVIC

NVIC即为嵌套向量中断控制器,控制着整个芯片的中断相关,是Cortex-M3内核里的一个外设。其在库文件core_cm3.h里定义如下:

stm32中断初识与实践(上)图5-2

其中ISER(中断使能寄存器NVIC_ISERx)、ICER(中断清除寄存器NVIC_ICERx)、IP(8bit中断优先级寄存器NVIC_IPRx)会在配置中断的时候用到。我们可在core_cm3.h库文件里找到相关寄存器操作的函数声明,如操作ISER的NVIC_EnableIRQ()函数,操作ICER的NVIC_DisableIRQ()函数,操作IP的NVIC_SetPriority()函数等。

优先级定义及分组

NVIC里有一个中断优先级寄存器NVIC_IPRx,用来配置外部中断的优先级。IPR的宽度为8bit,而ST公司的F103芯片只用了高4bit来配置优先级,即每个外部中断可配置的优先级为0~15。这4bit被分组为抢占优先级(pre-emption priority)和子优先级(subpriority),数值越小,优先级越高。首先会比较抢占优先级,如果相同则比较子优先级,还是相同则继续比较各自的硬件中断编号(编号可在参考手册里的异常向量表查到,编号越小,优先级越高)。

优先级分组由内核外设SCB的AIRCR(应用程序中断及复位控制寄存器)的PRIGROUP[10:8]位决定,在F103里分成了5组。如图5-3。

stm32中断初识与实践(上)图5-3

上图中的表格里显示了5组的优先级,由于只用了高4位,所以级数最多为16(0~15,有16个级数)。优先级分组配置可调用NVIC_PriorityGroupConfig()函数实现,函数声明和定义分别在库文件misc.h和misc.c中。该函数便是封装了对SCB_AIRCR寄存器的操作。

中断配置编程

经以上了解后,可以开始进入程序环节了。一般中断编程按以下四点来完成:

1. 使能外设中断。具体由相应外设的相关中断使能位控制,如串口收/发完成中断等。

2. 配置中断优先级分组。前文已经说明可以调用NVIC_PriorityGroupConfig()函数实现。

3. 初始化NVIC_InitTypeDef结构体。用于设置抢占优先级和子优先级,及使能中断。

4. 编写中断服务函数。启动文件中已经预先为每个中断定义了一个空的中断服务函数,用于初始化中断向量表。而实际中我们需要重新定义这些函数,可统一定义在stm32f10x_it.c中。
其中,

在第3点,NVIC_InitTypeDef结构体是在库文件misc.h中定义的。如图5-4。

stm32中断初识与实践(上)图5-4

由图中库函数源码可知,

•   NVIC_IRQChannel:中断源。每个中断都有其单独的中断源,不能写错,否则会致不响应中断,程序也不会报错。具体配置如图5-1的IRQn_Type枚举类型定义,这个枚举类型包含了所有的中断源。

•   NVIC_IRQChannelPreemptionPriority:抢占优先级。由前文描述可知,可配置的优先级为0~15,有16个优先级数。

•   NVIC_IRQChannelSubPriority:子优先级。同抢占优先级。

•   NVIC_IRQChannelCmd:使能(ENABLE)或失能(DISABLE)中断寄存器。操作的是NVIC_ISER和NVIC_ICER寄存器。

在第4点,需要注意的是,函数名必须和启动文件里设置的一样,否则系统无法在中断向量表里找到中断服务函数入口,便会转而跳到启动文件里的空函数,从而进入死循环。如图5-5为启动文件预先定义的函数。

stm32中断初识与实践(上)图5-5
至此,对中断已经有了一个大致的认识,第一步算是圆满完成啦。那么接下来的下半部分会开始借用一个实例来帮助巩固实践。 
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