Interrupt(中断)

最新推荐文章于 2025-05-20 10:11:50 发布
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分类专栏： 单片机 文章标签： 单片机 c语言 stm32 嵌入式硬件
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Interrupt

1.中断介绍

1.1中断的概念

中断是指 CPU 在正常运行程序时，由于内部或外部事件引起暂时中止现行程序，转去执行请
求 CPU 为其服务的那个外设或事件的 服务程序，等待该服务程序执行完成后又返回到被中止
的地方程序，这样一个过程。

1.2中断的优先级

中断中的优先级大致分为三类：抢占优先级，比较优先级，自然优先级。其中优先级的作用强度为抢占优先级>比较优先级>自然优先级。优先级越高，在发生中断时会更快被处理。

1.2.1 抢占优先级

抢占优先级顾名思义，是能对其他中断进行中断的中断，发生的这个过程我们一般叫做中断嵌套，即正在执行主函数时，发生了一个抢占优先级较低的中断服务程序A，CPU先转去执行中断服务函数A，正在执行中断服务函数A时，又产生了一个抢占优先级较高的中断请求B，先去执行中断服务函数B，B执行完后，继续执行A，A执行完后，回到主函数继续执行。
中断嵌套

1.2.2 比较优先级

当中断在抢占优先级相同时,比较优先级高的先执行。

1.2.3 自然优先级

当中断在抢占优先级和比较优先级相同时,比较优先级高的先执行。

1.2.4 总结

(1)只有抢占优先级可以产生中断嵌套(即高抢占优先级能打断低抢占优先级)。

(2)抢占优先级和比较优先级是我们可以设定的，而自然优先级(硬件优先级)是厂商出厂就设定好的。

1.3中断的分类

(1)外设中断

(2)定时器中断

(3)外部中断

(4)内核异常

(5)软件中断

1.3.1 外设中断

这种中断是由单片机的片上外设，如USART产生的。当这些设备需要处理器注意时，它们会发送一个信号，请求CPU暂停当前任务，处理中断请求。

以USART1为例：

//中断初始化
void USART1_ITInit(u8 PreemptionPriority, u8 SubPriority)
{
	//开启USART1的接收中断
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = PreemptionPriority;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = SubPriority;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

//中断处理函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
	{
		
		USART1_RecString(data);
		t = atoi(data);
		printf("Receive data = %s\r\n", data);
		
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
	}
}

1.3.2 定时器中断

也称为周期性中断，是由系统定时器产生的。定时器可以设置特定的时间间隔，当时间到达时，定时器中断会被触发，通常用于执行周期性任务或时间管理。

以SysTick为例:

//中断初始化
void SysTick_ITInit(u8 PreemptionPriority, u8 SubPriority)
{
	
	//开启定时器中断
	SysTick->CTRL |= 1<<1;
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = SysTick_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = PreemptionPriority;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = SubPriority;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);	
	
	
}

//中断处理函数
void SysTick_Handler(void)
{
	
	if(SysTick->CTRL & (1<<16))
	{
		if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4) == 0)
		{
		
			cnt1++;
		}
		EXTI_GenerateSWInterrupt(EXTI_Line1);

		//清除标志位，其实这一步可要可不要，因为标志位在之前我们读的时候就已自动清除
		SysTick->CTRL;
	}
}

1.3.3 外部中断

与外设中断类似，但更广泛地指任何来自系统外部的中断信号，如网络中断、电源中断等。这些中断通常是由外部事件触发的，需要系统立即响应。

以PA0为例：

//中断初始化
void EXTI0_Init(u8 PreemptionPriority, u8 SubPriority)
{
	//开启EXIT的时钟线
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,ENABLE);
	//选择GPIOA的0引脚接入EXTI
	SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0);
	
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
	EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0;
	EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
	EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
	EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;
	EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = PreemptionPriority;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = SubPriority;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);		
}

//中断处理函数
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
	判断EXTI线0的标志位是否置位
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
	{
		//LED1翻转
		LED1_T;
		//清除标志位
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
	}
}

1.3.4 软件中断

这种中断是由软件指令触发的，通常是通过执行特定的中断指令来实现。软件中断用于实现系统调用或请求操作系统服务。

//中断初始化
void EXTI1_SW_Init(u8 PreemptionPriority, u8 SubPriority)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,ENABLE);
	
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
	EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line1;
	EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
	EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
	EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;
	EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = PreemptionPriority;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = SubPriority;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);		
}

//中断处理函数
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)
	{

		printf("%d\r\n",cnt1);

		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
	}
}

2.相关库函数

//misc.h
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);
void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource);

//stm32f4xx_syscfg.h
void SYSCFG_EXTILineConfig(uint8_t EXTI_PortSourceGPIOx, uint8_t EXTI_PinSourcex);

//stm32f4xx_exti.h
void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
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