STM32学习笔记03—中断架构

3.1 STM32F103中断概述
       Cortex-M3内核支持256个中断，其中包含了16个内核中断和240个外部中断，并且具有256级的可编程中断设置。但STM32并没有使用Cortex-M3内核的全部东西，而是只用了它的一部分。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级可编程的中断优先级。而我们常用的就是这68个可屏蔽中断，但是STM32的68个可屏蔽中断，在STM32F103ZET6中只有60个。


3.2 STM32F103中断优先级
3.2.1 优先级结构
       STM32F103的中断分为抢占优先级和响应优先级两种，这两种优先级的顺序是抢占优先级高于响应优先级，假设存在两个事件，那就会存在以下几种可能：


（1）情况1：事件1和事件2的抢占优先级都是1，事件1的响应优先级为1，事件2的响应优先级为2，那么事件1和事件2同时发生的时候，CPU优先处理事件1，然后处理事件2；


（2）情况2：事件1和事件2的响应优先级都是1，事件1的抢占优先级为2，事件2的抢占优先级为1，那么，事件1和事件2同时发生的时候，CPU优先处理事件2，然后处理事件1；


（3）情况3：事件1的响应优先级为1，事件2的响应优先级为2，事件1的抢占优先级为2，事件2的抢占优先级为1，当事件1和事件2同时发生的时候，CPU优先处理事件2，然后处理事件1；


       通过上面两种情况，我们可以发现，当抢占优先级一致，谁的响应优先级的数小，谁的优先级就高，中断同时发生的时候CPU就先处理谁；如果抢占优先级不一样，那么无所谓响应优先级，谁的抢占优先级数小，优先级就高，中断同时发生的时候CPU就先处理谁。


       STM32F103的抢占优先级和响应优先级各有4级，即0~3，根据乘法原理，也从侧面反映了16级可编程的中断优先级，并且抢占优先级和响应优先级的数量是可以设置的，通过中断分组来配置，中断分组和优先级数量的对应如下表所示。

3.2.2 相关寄存器
（1）中断应用和复位控制寄存器：AIRCR

Bit 31~Bit 16：激活代码，写入0x05FA激活寄存器

Bit 15：指示数据的字节序（这只能在重置后更改）

              0：表示小尾数

              1：表示大字节序

Bit 10~Bit 8：中断优先级分组

Bit 2：请求芯片控制逻辑产生复位

Bit 1：清除所有活动状态信息中的异常

Bit 0：重置Cortex-M3处理器（调试逻辑除外）

（2）中断使能寄存器组：ISER

       在STM32中，ISER寄存器一共有3个，ISER[0]的0到31位对应中断0~31，ISER[1]的0到31位对应中断32~63，ISER[2]的0到3对应中断64~67，如果需要使能某个中断，必须设置对应的ISER位为1，要清除的话可以设置ICER寄存器组对应位为1，或者对ISER写0，但是对于ICER寄存器组写0是不起作用的。

（3）中断优先级控制寄存器组：IP

对于STM32，优先级控制寄存器IP一共有68个，对应着68个中断，每个寄存器的结构都是相同的，如下图所示。


Bit 7~Bit 6：抢占优先级

Bit 5~Bit 4：响应优先级

3.2.3 中断优先级配置函数

1. /***************************************************
   
2. Name    :NVIC_Init
   
3. Function  :设置NVIC
   
4. Parameter  :
   
5.       PrePriority  :抢占优先级
   
6.       SubPriority  :响应优先级
   
7.       Channel    :中断编号
   
8.       Group    :中断分组 0~4
   
9. Return    :None
   
10. ***************************************************/
    
11. void NVIC_Init( u8 PrePriority, u8 SubPriority, u8 Channel, u8 Group )
    
12. {
    
13.   u32 temp, temp1 ;
    
14.   //设置分组
    
15.   temp1 = ( ~Group )&0x07 ;                  //取后三位
    
16.   temp1 <<= 8 ;
    
17.   temp = SCB->AIRCR ;                    //读取先前的设置
    
18.   temp &= 0x0000F8FF ;                    //清空先前分组
    
19.   temp |= 0x05FA0000 ;                    //写入钥匙
    
20.   temp |= temp1 ;     
    
21.   SCB->AIRCR = temp ;                    //设置分组
    
22.   //设置优先级
    
23.   temp = ( u32 )PrePriority<<( 4-Group ) ;
    
24.   temp |= SubPriority&( 0x0f>>Group ) ;
    
25.   temp &= 0x0F ;                      //取低四位
    
26.   NVIC->ISER[ Channel/32 ] |= ( 1<<Channel%32 ) ;        //使能中断位
    
27.   NVIC->IP[ Channel ] |= temp<<4 ;              //设置响应优先级和抢断优先级
    
28. }
    

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3.3 外部中断EXIT结构
3.3.1 EXIT概述
       外部中断/事件控制器由连接线设备中的多达20个边缘检测器或其他设备中的19个边缘检测器组成，用于生成事件/中断请求。每条输入线可以独立配置以选择类型（事件或中断）和相应的触发事件（上升或下降或两者）。每条线也可以独立屏蔽。

       对于STM32来说，每一个端口都可以配置为外部中断，根据中断信号的类型都可以单独配置上升沿触发或者下降沿触发，中断服务函数相互独立。

3.3.2 EXIT相关寄存器
（1）中断屏蔽寄存器：IMR


it 19~Bit 0：线x上的中断请求配置位

       0：禁止输入线x上的中断请求
       1：允许输入线x上的中断请求

（2）上升沿触发选择寄存器：RTSR


it 19~Bit 0：线x上的上升沿触发事件配置位

       0：禁止输入线x上的上升沿触发
       1：允许输入线x上的上升沿触发

（3）下降沿触发选择寄存器：FTSR


Bit 19~Bit 0：线x上的下降沿触发事件配置位

       0：禁止输入线x上的下降沿触发
       1：允许输入线x上的下降沿触发
（4）外部中断配置寄存器1：EXTIXR1


EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 0~3)

0000：PA[x]引脚                 0100：PE[x]引脚                 0001：PB[x]引脚                 0101：PF[x]引脚
0010：PC[x]引脚                 0110：PG[x]引脚                 0011：PD[x]引脚

（5）外部中断配置寄存器2：EXTIXR2


EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 4~7)
0000：PA[x]引脚
0100：PE[x]引脚
0001：PB[x]引脚
0101：PF[x]引脚
0010：PC[x]引脚
0110：PG[x]引脚
0011：PD[x]引脚

（6）外部中断配置寄存器3：EXTIXR3


EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 8~11)
0000：PA[x]引脚
0100：PE[x]引脚
0001：PB[x]引脚
0101：PF[x]引脚
0010：PC[x]引脚
0110：PG[x]引脚
0011：PD[x]引脚

（7）外部中断配置寄存器4：EXTIXR4

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 12~15)

0000：PA[x]引脚
0100：PE[x]引脚
0001：PB[x]引脚
0101：PF[x]引脚
0010：PC[x]引脚
0110：PG[x]引脚
0011：PD[x]引脚

（8）APB2外设时钟使能寄存器：APB2ENR


Bit 14：USART1时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 12：SPI1时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 11：TIM1时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 10：ADC2时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 9：ADC1时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 6：GPIOE时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 5：GPIOD时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 4：GPIOC时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 3：GPIOB时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 2：GPIOA时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 0：辅助功能IO时钟使能（写1开启，写0关闭）

3.3.3 外部中断配置函数

1. 
   
2. /***************************************************
   
3. Name    :EXIT_Config
   
4. Function  :外部中断配置
   
5. Parameter  :
   
6.       GPIOx:0~6,代表GPIOA~G
   
7.       BITx:需要使能的位
   
8.       TRIM:触发模式
   
9.         1:下升沿
   
10.         2:上降沿
    
11.         3:任意电平触发
    
12. Return    :None
    
13. ***************************************************/
    
14. void EXIT_Config( u8 GPIOx, u8 BITx, u8 TRIM )
    
15. {
    
16.   u8 EXTADDR ;
    
17.   u8 EXTOFFSET ;
    
18.   EXTADDR = BITx/4 ;                      //得到中断寄存器组的编号
    
19.   EXTOFFSET = ( BITx%4 )*4 ;
    
20.   RCC->APB2ENR |= 0x01 ;                    //使能io复用时钟      
    
21.   AFIO->EXTICR[ EXTADDR ] &= ~( 0x000F<<EXTOFFSET );      //清除原来设置
    
22.   AFIO->EXTICR[ EXTADDR ] |= GPIOx<<EXTOFFSET ;        //EXTI.BITx映射到GPIOx.BITx
    
23.   EXTI->IMR |= 1<<BITx ;                    //开启line BITx上的中断
    
24.    if( TRIM&0x01 )  EXTI->FTSR |= 1<<BITx ;            //下降沿触发
    
25.   if( TRIM&0x02 )  EXTI->RTSR |= 1<<BITx ;            //上升降沿触发
    
26. }
    

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3.4 其他文件的添加
3.4.1 寄存器定义文件
（1）添加用到的NVIC寄存器组和EXTI寄存器组的定义。


（2）定义寄存器组地址

3.4.2 sys.h文件

上图就是添加子函数声明，为了用于其他文件调用。

3.4.3 sys.c文件
（1）在STM32时钟配置函数之前增加复位时钟和中断的功能，最终函数如下图所示。

（2）添加刚才的两个子函数

至此，sys文件里面最基础的函数就全部添加完毕了。


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