标签：优先级中断 NVIC 详解寄存器 GPIO stm32F0 EXTI

1、中断的概念

概念：

　　程序执行过程中CPU会遇到一些特殊情况，是正在执行的程序被“中断”，cpu中止原来正在执行的程序，转到处理异常情况或特殊事件的程序去执行，结束后再返回到原被中止的程序处(断点)继续执行。

2、NVIC

NVIC 是嵌套向量中断控制器

特性：

68个可屏蔽中断通道(不包含16个Cortex™-M3的中断线)；
16个可编程的优先等级(使用了4位中断优先级)；
低延迟的异常和中断处理；
电源管理控制；
系统控制寄存器的实现；

它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，可以实现低延迟的中断处理和高效地处理晚到的中断，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 的阉割版。

嵌套向量中断控制器管理着包括内核异常等中断。更多关于异常和NVIC编程的说明请参考《STM32F10xxx Cortex-M3编程手册》

NVIC 结构体定义，来自固件库头文件：core_cm3.h

1 typedef struct {
2 __IO uint32_t ISER[8]; // 中断使能寄存器
3 uint32_t RESERVED0[24];
4 __IO uint32_t ICER[8]; // 中断清除寄存器
5 uint32_t RSERVED1[24];
6 __IO uint32_t ISPR[8]; // 中断使能悬起寄存器
7 uint32_t RESERVED2[24];
8 __IO uint32_t ICPR[8]; // 中断清除悬起寄存器
9 uint32_t RESERVED3[24];
10 __IO uint32_t IABR[8]; // 中断有效位寄存器
11 uint32_t RESERVED4[56];
12 __IO uint8_t IP[240]; // 中断优先级寄存器(8Bit wide)
13 uint32_t RESERVED5[644];
14 __O uint32_t STIR; // 软件触发中断寄存器
15 } NVIC_Type;

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（开中断）中断，ICER 用来失能（清楚某个中断的使能）中断，IP 用来设置中断优先级。

固件库文件 core_cm3.h 的最后，还提供了 NVIC 的一些函数

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

优先级的定义

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，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

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

 1  /**
 2  * 配置中断优先级分组：抢占优先级和子优先级
 3  * 形参如下：
 4  * @arg NVIC_PriorityGroup_0: 0bit for 抢占优先级
 5  * 4 bits for 子优先级
 6  * @arg NVIC_PriorityGroup_1: 1 bit for 抢占优先级
 7  * 3 bits for 子优先级
 8  * @arg NVIC_PriorityGroup_2: 2 bit for 抢占优先级
 9  * 2 bits for 子优先级
10  * @arg NVIC_PriorityGroup_3: 3 bit for 抢占优先级
11  * 1 bits for 子优先级
12  * @arg NVIC_PriorityGroup_4: 4 bit for 抢占优先级
13  * 0 bits for 子优先级
14  * @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
15 */
16  void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
17  {
18  // 设置优先级分组
19  SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
20  }

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

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。
NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级，具体的值要根据优先级分组来确定。
NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级，具体的值要根据优先级分组来确定。
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。

3、EXTI

EXTI简介：

EXTI（External interrupt/event controller）—外部中断/事件控制器，管理了控制器的 20 个中断/事件线。每个中断/事件线都对应有一个边沿检测器，可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿的检测。EXTI 可以实现对每个中断/事件线进行单独配置，可以单独配置为中断或者事件，以及触发事件的属性。

EXTI框图：

输入线：EXTI 控制器有 20 个中断/事件输入线，这些输入线可以通过寄存器设置为任意一个 GPIO

通过这四个AFIO寄存器来选择具体使用哪一个GPIO的哪一个引脚作为输入线：

通过AFIO_EXTICRx配置GPIO线上的外部中断/事件，必须先使能AFIO时钟。对于小容量、中容量和大容量的产品，参见6.3.7 137/754 节；对于互联型产品，参见7.3.7节

另外四个EXTI线的连接方式如下：

EXTI线16连接到PVD输出
EXTI线17连接到RTC闹钟事件
EXTI线18连接到USB唤醒事件
EXTI线19连接到以太网唤醒事件(只适用于互联型产品)

边沿检测电路：它会根据上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)和下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)对应位的设置来控制信号触发。EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR 两个寄存器可以控制器需要检测哪些类型的电平跳变过程，可以是只有上升沿触发、只有下降沿触发或者上升沿和下降沿都触发。

或门电路：它一个输入来边沿检测电路，另外一个输入来自软件中断事件寄存器(EXTI_SWIER)。EXTI_SWIER 允许我们通过程序控制就可以启动中断/事件线，这在某些地方非常有用。

与门电路：它一个输入是或门电路，另外一个输入来自中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)。与门电路要求输入都为 1 才输出 1，导致的结果是如果 EXTI_IMR 设置为 0 时，那不管或门电路的输出信号是 1 还是 0，最终与门电路输出的信号都为 0；如果 EXTI_IMR 设置为 1 时，最终与门电路输出的信号才由或门电路的输出信号决定，这样我们可以简单的控制 EXTI_IMR 来实现是否产生中断的目的。与门电路输出的信号会被保存到挂起寄存器(EXTI_PR)内，如果确定与门电路输出为 1 就会把 EXTI_PR 对应位置 1。

最后将 EXTI_PR 寄存器内容输出到 NVIC 内，从而实现系统中断事件控制。

EXTI初始化结构：

1 typedef struct {
2 uint32_t EXTI_Line; // 中断/事件线
3 EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode; // EXTI 模式
4 EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger; // 触发类型
5 FunctionalState EXTI_LineCmd; // EXTI 使能
6 } EXTI_InitTypeDef;

1) EXTI_Line：EXTI 中断/事件线选择，可选 EXTI0 至 EXTI19，通过前面的学习我们知道，输入线是通过AFIO来选择的，所以这里的中断/事件线是为了编程寄存器中哪一个位，而不是选择哪一条线。

2) EXTI_Mode：EXTI 模式选择，可选为产生中断(EXTI_Mode_Interrupt)或者产生事件(EXTI_Mode_Event)。

3) EXTI_Trigger：EXTI 边沿触发事件，可选上升沿触发(EXTI_Trigger_Rising)、下降沿触发 ( EXTI_Trigger_Falling) 或者上升沿和下降沿都触发 ( EXTI_Trigger_Rising_Falling)。

4) EXTI_LineCmd：控制是否使能 EXTI 线，可选使能 EXTI 线(ENABLE)或禁用 (DISABLE)。

4、示例代码

PC8连接到EXTI用于产生中断，PC8 的电平变化通过按键来控制,产生一次中断，led反转一次。

配置按键所用的GPIO引脚

//配置中断优先级，主要在NVIC内核中断中配置
void EXTI_NVIC_Config(void){
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    // 分组
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    //配置优先级
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;//这个要注意，参数在stm32f10x.h中找，且0-4，5-9，10-15对应的参数不同
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //抢占优先级
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //子优先级
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

key按键原理图。

void EXTI_Key_Config(void){
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
// 1、初始化GPIO
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
  　GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
    // 配置优先级
    EXTI_NVIC_Config();
// 2、中断配置
    //AFIO时钟使能
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    //选择输入线,因为输入线的选择是在AFIO_EXTICRX中进行，所以应当首先打开AFIO的时钟
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource8);
    //初始化EXTI
    EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line8;//中断屏蔽寄存器上面的位操作
    EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断模式
    EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;//下降沿触发
    EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;  //使能
    EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
}

初始化Led所在的GPIO

void Led_GPIO_Config(void){
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

配置中断函数

void EXTI9_5_IRQHandler(void)// 在startup_stm32f10x_hd.s 中我们找提前写好的中断函数名。
{

　　//确保是否产生了中断 
　　if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line8) != RESET) 
　　{
 　　　　//需要的操作 
　　　　//别放置耗时间的操作 　　
　　}

　　//清除中断标志位

　　EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line8);

参考b站野火stm32教程。

标签：优先级,中断,NVIC,详解,寄存器,GPIO,stm32F0,EXTI
From： https://www.cnblogs.com/wangkehui/p/17215907.html

stm32F0中断系列详解

1、中断的概念

2、NVIC

3、EXTI

4、示例代码

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