STM32中断详解

1 异常类型

CM3内核支持256个中断，其中 16个内核中断和240个外部中断，并具有256级可编程中断设置。STM32并没有使用CM3的全部内容，而是使用了一部分。STM32有84个中断，包括16个内核中断和68个可屏蔽中断，具有16级可编程中断优先级。STM32F103 在内核水平上搭载了一个异常响应系统，支持为数众多的系统异常和外部中断。其中系统异常有 8 个（如果把 Reset 和 HardFault 也算上的话就是 10 个），外部中断有 60个。除了个别异常的优先级被定死外，其它异常的优先级都是可编程的。有关具体的系统异常和外部中断可在标准库文件 stm32f10x.h 这个头文件查询到，在 IRQn_Type 这个结构体里面包含了 F103 系列全部的异常声明。F103系统异常清单见下表。

F103 外部中断清单见下表。

…

2 NVIC简介

在讲如何配置中断优先级之前，我们需要先了解下 NVIC。 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。但是各个芯片厂商在设计芯片的时候会对 Cortex-M3 内核里面的 NVIC 进行裁剪，把不需要的部分去掉，所以说 STM32 的 NVIC 是 Cortex-M3 的 NVIC 的一个子集。


NVIC 寄存器简介
在固件库中， NVIC 的结构体定义可谓是颇有远虑，给每个寄存器都预留了很多位，恐怕为的是日后扩展功能。不过 STM32F103 可用不了这么多，只是用了部分而已，具体使用了多少可参考《 Cortex-M3 内核编程手册》的NVIC 寄存器映射。

[ps]NVIC 结构体定义，来自固件库头文件： core_cm3.h。
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 中断配置固件库
固件库文件 core_cm3.h 的最后，还提供了NVIC 的一些函数，这些函数遵循 CMSIS 规则，只要是 Cortex-M3 的处理器都可以使用，符合CMSIS标准的NVIC库函数具体如下表。

这些库函数我们在编程的时候用的都比较少，甚至基本都不用。

3 优先级的定义

优先级定义
在 NVIC 有一个专门的寄存器：中断优先级寄存器 NVIC_IPRx，用来配置外部中断的优先级， IPR 宽度为 8bit，原则上每个外部中断可配置的优先级为 0~255，数值越小，优先级越高。但是绝大多数 CM3 芯片都会精简设计，以致实际上支持的优先级数减少，在F103 中，只使用了高 4bit，F103 使用 4bit 表达优先级如下所示。


用于表达优先级的这 4bit，又被分组成抢占优先级和子优先级。如果有多个中断同时响应，抢占优先级高的就会抢占抢占优先级低的优先得到执行，如果抢占优先级相同，就比较子优先级。如果抢占优先级和子优先级都相同的话，就比较他们的硬件中断编号，编号越小，优先级越高。


优先级分组
优先级的分组由内核外设 SCB 的应用程序中断及复位控制寄存器 AIRCR 的PRIGROUP[10:8]位决定， F103 分为了 5 组，具体如下：主优先级=抢占优先级。优先级分组如下表所示。

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。优先级分组真值表如下表。

中断编程

在配置每个中断的时候一般有 3 个编程要点：
1、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。
2、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。 NVIC_InitTypeDef结构体在固件库头文件 misc.h 中定义。

1. 
   
2. typedef struct {
   
3.     uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中断源
   
4.     uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;// 抢占优先级
   
5.     uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子优先级
   
6.     FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或者失能
   
7. } NVIC_InitTypeDef;

复制代码

有关 NVIC 初始化结构体的成员我们一一解释下：
1） NVIC_IROChannel：用来设置中断源，不同的中断中断源不一样，且不可写错，即使写错了程序也不会报错，只会导致不响应中断。具体的成员配置可参考 stm32f10x.h 头文件里面的 IRQn_Type 结构体定义，这个结构体包含了所有的中断源。

1. 
   
2. typedef enum IRQn {
   
3.      //Cortex-M3 处理器异常编号
   
4.      NonMaskableInt_IRQn = -14,
   
5.      MemoryManagement_IRQn = -12,
   
6.      BusFault_IRQn = -11,
   
7.      UsageFault_IRQn = -10,
   
8.      SVCall_IRQn = -5,
   
9.      DebugMonitor_IRQn = -4,
   
10.      PendSV_IRQn = -2,
    
11.      SysTick_IRQn = -1,
    
12.      //STM32 外部中断编号
    
13.      WWDG_IRQn = 0,
    
14.      PVD_IRQn = 1,
    
15.      TAMP_STAMP_IRQn = 2,
    
16. 
    
17.      //限于篇幅，中间部分代码省略，具体的可查看库文件 stm32f10x.h
    
18. 
    
19.      DMA2_Channel2_IRQn = 57,
    
20.      DMA2_Channel3_IRQn = 58,
    
21.      DMA2_Channel4_5_IRQn = 59
    
22. } IRQn_Type;

复制代码

2）NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考表6优先级分组真值表。
3）NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考表6优先级分组真值表。
4）NVIC_IRQChannelCmd：中断使能（ ENABLE）或者失能（ DISABLE）。操作的是 NVIC_ISER 和 NVIC_ICER 这两个寄存器。

3、编写中断服务函数
在启动文件startup_stm32f10x_hd.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，为了方便管理我们把中断服务函数统一写在 stm32f10x_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。