STM32 NVIC配置详解

Posted 2020-06-08

例程：  /* Configure one bit for preemption priority */
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
  
  /* Enable the WAKEUP_BUTTON_EXTI_IRQn Interrupt */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = WAKEUP_BUTTON_EXTI_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = PreemptionPriorityValue;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  
  /* Enable the KEY_BUTTON_EXTI_IRQn Interrupt */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = KEY_BUTTON_EXTI_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  
  /* Configure the SysTick Handler Priority: Preemption priority and subpriority */
  NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, NVIC_EncodePriority(NVIC_GetPriorityGrouping(), !PreemptionPriorityValue, 0));

这两日被些许琐事所牵，身心俱累，本无心记录，但回想前几天的点滴收获，无录甚是可惜，于是身倚椅，旁敲键盘记之，唯慰藉自己及共享同道仁友。废言不再多，就此入题。

 

        NVIC，中文名嵌套中断向量控制器，是Cortex-M3系列控制器内部独有集成单元，与CPU结合紧密，降低中断延迟时间并且能更加高效处理后续中断。举个例子，比如火车站买票，那些火车站的规章制度就是NVIC，规定学生和军人有比一般人更高优先级，它们则给你单独安排个窗口，同学与同学之间也有区别，那就是你也得排队，也就是你的组别（抢断优先级）和你的排队序号（响应优先级）决定你何时能买到票。

       抢断优先级，顾名思义，能再别人中断是抢占别人中断，实现中断嵌套。响应优先级则只能排队，不能抢在前面插别人的对，即不能嵌套。

STM32中指定优先级的寄存器为4位，其定义如下：

第0组：所有4位用于指定响应优先级
第1组：最高1位用于指定抢占式优先级，最低3位用于指定响应优先级
第2组：最高2位用于指定抢占式优先级，最低2位用于指定响应优先级
第3组：最高3位用于指定抢占式优先级，最低1位用于指定响应优先级
第4组：所有4位用于指定抢占式优先级

以上定义也称作中断优先级分组，相关内容在STM32固件库的misc.h文件中有详细定义。

基础了解了就可以对中断进行操作了。

第一步：使用void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)函数对优先级分组配置。NVIC_PriorityGroup可以配置为

NVIC_PriorityGroup_0 => 选择第0组
NVIC_PriorityGroup_1 => 选择第1组
NVIC_PriorityGroup_2 => 选择第2组
NVIC_PriorityGroup_3 => 选择第3组
NVIC_PriorityGroup_4 => 选择第4组

例如：NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0)配置为0组。

第二步：中断初始化结构体配置，结构体类型定义如下：

typedef struct

{

  uint8_t NVIC_IRQChannel;                 

  uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;  //抢断优先级

  uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;  //响应优先级      

  FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;      

} NVIC_InitTypeDef;

 

例如：STM32外部中断0配置如下

    EXTI_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;

         EXTI_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //抢占优先级别(0~1)

         EXTI_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 7;  //响应优先级别(0~7)

         EXTI_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

 

第三步：中断初始化结构体初始化操作如下

         NVIC_Init(&EXTI_NVIC_InitStructure);

 

第四步：开关总中断操作。在STM32中是通过改变CPU优先级来允许和禁止中断的。

（1）   下面两个函数等效关闭总中断

void NVIC_SETPRIMASK(void)； 
void NVIC_SETFAULTMASK(void)；

（2）   下面两个函数等效开放总中断

void NVIC_RESETPRIMASK(void)； 
void NVIC_RESETFAULTMASK(void)；

（3）   常用操作是先关后开中断

NVIC_SETPRIMASK();     // Disable Interrupts 
NVIC_RESETPRIMASK(); // Enable Interrupts

两种类型函数要成对使用。

STM32有43个channel的settable的中断源；AIRC(Application Interrupt and Reset Register)寄存器中有用于指定优先级的4 bits。这4个bits用于分配preemption优先级和sub优先级，在STM32的固件库中定义如下

#define NVIC_PriorityGroup_0 ((u32)0x700)
#define NVIC_PriorityGroup_1 ((u32)0x600)
#define NVIC_PriorityGroup_2 ((u32)0x500)
#define NVIC_PriorityGroup_3 ((u32)0x400)
#define NVIC_PriorityGroup_4 ((u32)0x300)

形象化的理解是：

你是上帝，
造了43个人，这么多人要分社会阶级和社会阶层了；
因为“阶级”的词性比较重；"阶层"比较中性,
所以preemption优先级->阶级；每个阶级内部，有一些阶层，sub优先级->阶层；

如果按照NVIC_PriorityGroup_4这么分，就分为了16个阶级（1个阶层就是1个preemption优先级），0个阶层；高阶级的人，可以打断低阶级的正在做事的人（嵌套），最多可以完成1个中断和15级嵌套。
每个阶级（每个preemption优先级），你来指定这43人中，谁进入该阶级；一个人叫EXTI0_IRQChannel，你指定他进入“阶级8”，则
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 8; // 指定抢占式优先级别1，可取0-15

另外，在同一阶级内部，一个人在做事的时候，另外一个人不能打断他；（preemption优先级别相同的中断源之间没有嵌套关系）
还有，如果他们两个同时想做事，因为没有阶层，那么就根据Vector table中的物理排序，让排名靠前的人去做；

又有1个人SPI1_IRQChannel，设定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = SPI1_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 指定抢占式优先级别1，可取0-15

SPI1_IRQChannel的阶级高，EXTI0_IRQChannel做事的时候可以打断（嵌套）。



如果按照NVIC_PriorityGroup_3这么分，就分为了8个阶级（1个阶级是1个preemption优先级），每个阶级内有2个阶层（sub优先级）；高阶级的人，可以打断低阶级的正在做事的人（嵌套），最多可以完成1个中断和7级嵌套。

每个阶级（每个preemption优先级），你来指定这43人中，谁进入该阶级；一个人叫EXTI0_IRQChannel，你指定他进入“阶级3”，则：
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 指定抢占式优先级别1，可取0-7
还需要指定他的阶层：
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定响应优先级别0，可取0-1

另有1个人叫EXTI9_5_IRQChannel，他的阶级和阶层设定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 指定抢占式优先级别0，可取0-7
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定响应优先级别1

那么这两个人是同一阶级的兄弟，一个人在做事的时候，另外一个人不能打断他；（preemption优先级别相同的中断源之间没有嵌套关系）
如果他们两个同时想做事，因为前者的阶层高，所以前者优先。

还有一个人叫USART1_IRQChannel，他的阶级和阶层设定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; // 指定抢占式优先级别0，可取0-7
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定响应优先级别1

USART1_IRQChannel的优先级最高，当前面两个人做事的时候，他都可以打断（嵌套）。

以下的类推。