本文介绍了STM32的中断应用，包括异常类型、NVIC控制器的定义与配置、中断优先级的设定以及中断编程要点。讲解了NVIC中断配置结构体、中断优先级寄存器的使用，并阐述了中断服务函数的编写规则和中断向量表的初始化。
中断应用
文章目录
一、异常类型
1-1 定义说明
F103 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。
表格 1 系统异常清单
| 编 号 | 优 先 级 | 优先级 类型 | 名称 | 说明 | 地址 |
|---|---|---|---|---|---|
| - | - | - | 保留（实际存的是 MSP 地址） | 0X0000 0000 | |
| -3 | 固定 | Reset | 复位 | 0X0000 0004 | |
| -2 固定 NMI | 不可屏蔽中断。 RCC 时钟安全系统 (CSS) 连接到 NMI 向量 0X0000 0008 | ||||
| -1 | 固定 | HardFault | 所有类型的错误 | 0X0000 000C | |
| 0 | 可编程 | MemManage | 存储器管理 | 0X0000 0010 | |
| 1 | 可编程 | BusFault | 预取指失败，存储器访问失败 | 0X0000 0014 | |
| 2 | 可编程 | UsageFault | 未定义的指令或非法状态 | 0X0000 0018 | |
| - - - 保留 | 0X0000 001C- 0X0000 002B | ||||
| 3 | 可编程 | SVCall | 通过 SWI 指令调用的系统服务 | 0X0000 002C | |
| 4 | 可编程 | Debug Monitor | 调试监控器 | 0X0000 0030 | |
| - | - | - | 保留 | 0X0000 0034 | |
| 5 | 可编程 | PendSV | 可挂起的系统服务 | 0X0000 0038 | |
| 6 | 可编程 | SysTick | 系统嘀嗒定时器 | 0X0000 003C |
二、NVIC简介
2-1 定义说明
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。
2-2 NVIC配置结构体
代码 17-1 NVIC 结构体定义，来自固件库头文件： core_cm3.h
typedef struct { __IO uint32_t ISER[8]; // 中断使能寄存器 uint32_t RESERVED0[24]; __IO uint32_t ICER[8]; // 中断清除寄存器 uint32_t RSERVED1[24]; __IO uint32_t ISPR[8]; // 中断使能悬起寄存器 uint32_t RESERVED2[24]; __IO uint32_t ICPR[8]; // 中断清除悬起寄存器 uint32_t RESERVED3[24]; __IO uint32_t IABR[8]; // 中断有效位寄存器 uint32_t RESERVED4[56]; __IO uint8_t IP[240]; // 中断优先级寄存器(8Bit wide) uint32_t RESERVED5[644]; __O uint32_t STIR; // 软件触发中断寄存器 } NVIC_Type;在配置中断的时候一般只用 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
2-3 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。
表格 17-3 符合 CMSIS 标准的 NVIC 库函数
| NVIC 库函数 | 描述 |
|---|---|
| void NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn) | 使能中断 |
| void NVIC_DisableIRQ(IRQn_Type IRQn) | 失能中断 |
| void NVIC_SetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn) | 设置中断悬起位 |
| void NVIC_ClearPendingIRQ(IRQn_Type IRQn) | 清除中断悬起位 |
| uint32_t NVIC_GetPendingIRQ(IRQn_Type IRQn) | 获取悬起中断编号 |
| void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority) | 设置中断优先级 |
| uint32_t NVIC_GetPriority(IRQn_Type IRQn) | 获取中断优先级 |
| void NVIC_SystemReset(void) | 系统复位 |
这些库函数在编程的时候用的都比较少，甚至基本都不用。在配置中断的时候还有更简洁的方法。（后续中断编程）
三、优先级的定义
3-1 定义说明
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，如图所示：
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。
3-2 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
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
**中断优先级分组库函数 NVIC_PriorityGroupConfig() **
/**
* 配置中断优先级分组：抢占优先级和子优先级
* 形参如下：
* @arg NVIC_PriorityGroup_0: 0bit for 抢占优先级
* 4 bits for 子优先级
* @arg NVIC_PriorityGroup_1: 1 bit for 抢占优先级
* 3 bits for 子优先级
* @arg NVIC_PriorityGroup_2: 2 bit for 抢占优先级
* 2 bits for 子优先级
* @arg NVIC_PriorityGroup_3: 3 bit for 抢占优先级
* 1 bits for 子优先级
* @arg NVIC_PriorityGroup_4: 4 bit for 抢占优先级
* 0 bits for 子优先级
* @注意 如果优先级分组为 0，则抢占优先级就不存在，优先级就全部由子优先级控制
*/
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
// 设置优先级分组
SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}
优先级分组真值表
| 优先级分组 | 主优先级 | 子优先级 | 描述 |
|---|---|---|---|
| NVIC_PriorityGroup_0 | 0 | 0-15 | 主-0bit，子-4bit |
| NVIC_PriorityGroup_1 | 0-1 | 0-7 | 主-1bit，子-3bit |
| NVIC_PriorityGroup_2 | 0-3 | 0-3 | 主-2bit，子-2bit |
| NVIC_PriorityGroup_3 | 0-7 | 0-1 | 主-3bit，子-1bit |
| NVIC_PriorityGroup_4 | 0-15 | 0 | 主-4bit，子-0bit |
四、中断编程
4-1 编程要点
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。
NVIC 初始化结构体
typedef struct {
uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中断源
uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; // 抢占优先级
uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子优先级
FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或者失能
} NVIC_InitTypeDef;
结构体成员：
-
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。
IRQn_Type 中断源结构体
typedef enum IRQn { //Cortex-M3 处理器异常编号 NonMaskableInt_IRQn = -14, MemoryManagement_IRQn = -12, BusFault_IRQn = -11, UsageFault_IRQn = -10, SVCall_IRQn = -5, DebugMonitor_IRQn = -4, PendSV_IRQn = -2, SysTick_IRQn = -1, //STM32 外部中断编号 WWDG_IRQn = 0, PVD_IRQn = 1, TAMP_STAMP_IRQn = 2, //中间部分代码省略，具体的可查看库文件 stm32f10x.h DMA2_Channel2_IRQn = 57, DMA2_Channel3_IRQn = 58, DMA2_Channel4_5_IRQn = 59 } IRQn_T -
NVIC_IRQChannelPreemptionPriority： 抢占优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考优先级分组真值表 。
-
NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具
体参考优先级分组真值表 。 -
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。
4-2 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。
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。
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