stm32中断初识与实践（上）

Posted 2020-10-31 fire909090

 

stm32中断的讲解我分为两部分，即两篇文章，上半部分做一个总结性的概览，有一个初步认识，下半部分会通过一个实例来讲解中断的应用。本文即为上半部分的总结性概览。

所谓“中断”，通俗地讲，就是CPU在遇到一个需要即时处理的情况时，暂时中止当前程序的执行，转而处理新情况。

在stm32参考手册中的中断和异常向量表里可查阅到，其内核的异常响应系统里有10个系统异常（含Reset和HardFault），60个外部中断。具体的定义可在库文件stm32f10x.h头文件的IRQn_Type枚举里查到。如图5-1。

 

图5-1

 

在进行中断配置前，有两个概念需要先弄清楚——NVIC、优先级定义及分组。

NVIC

NVIC即为嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片的中断相关，是Cortex-M3内核里的一个外设。其在库文件core_cm3.h里定义如下：

 

图5-2

 

其中ISER（中断使能寄存器NVIC_ISERx）、ICER（中断清除寄存器NVIC_ICERx）、IP（8bit中断优先级寄存器NVIC_IPRx）会在配置中断的时候用到。我们可在core_cm3.h库文件里找到相关寄存器操作的函数声明，如操作ISER的NVIC_EnableIRQ()函数，操作ICER的NVIC_DisableIRQ()函数，操作IP的NVIC_SetPriority()函数等。

优先级定义及分组

NVIC里有一个中断优先级寄存器NVIC_IPRx，用来配置外部中断的优先级。IPR的宽度为8bit，而ST公司的F103芯片只用了高4bit来配置优先级，即每个外部中断可配置的优先级为0~15。这4bit被分组为抢占优先级（pre-emption priority）和子优先级（subpriority），数值越小，优先级越高。首先会比较抢占优先级，如果相同则比较子优先级，还是相同则继续比较各自的硬件中断编号（编号可在参考手册里的异常向量表查到，编号越小，优先级越高）。

优先级分组由内核外设SCB的AIRCR（应用程序中断及复位控制寄存器）的PRIGROUP[10:8]位决定，在F103里分成了5组。如图5-3。

 

图5-3

 

上图中的表格里显示了5组的优先级，由于只用了高4位，所以级数最多为16（0~15，有16个级数）。优先级分组配置可调用NVIC_PriorityGroupConfig()函数实现，函数声明和定义分别在库文件misc.h和misc.c中。该函数便是封装了对SCB_AIRCR寄存器的操作。

中断配置编程

经以上了解后，可以开始进入程序环节了。一般中断编程按以下三点来完成：

1. 使能外设中断。具体由相应外设的相关中断使能位控制，如串口收/发完成中断等。
2. 配置中断优先级分组。前文已经说明可以调用NVIC_PriorityGroupConfig()函数实现。
3. 初始化NVIC_InitTypeDef结构体。用于设置抢占优先级和子优先级，及使能中断。
4. 编写中断服务函数。启动文件中已经预先为每个中断定义了一个空的中断服务函数，用于初始化中断向量表。而实际中我们需要重新定义这些函数，可统一定义在stm32f10x_it.c中。

其中，

在第3点，NVIC_InitTypeDef结构体是在库文件misc.h中定义的。如图5-4。

 

图5-4

 

由图中库函数源码可知，

• NVIC_IRQChannel：中断源。每个中断都有其单独的中断源，不能写错，否则会致不响应中断，程序也不会报错。具体配置如图5-1的IRQn_Type枚举类型定义，这个枚举类型包含了所有的中断源。
• NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级。由前文描述可知，可配置的优先级为0~15，有16个优先级数。
• NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级。同抢占优先级。
• NVIC_IRQChannelCmd：使能（ENABLE）或失能（DISABLE）中断寄存器。操作的是NVIC_ISER和NVIC_ICER寄存器。

在第4点，需要注意的是，函数名必须和启动文件里设置的一样，否则系统无法在中断向量表里找到中断服务函数入口，便会转而跳到启动文件里的空函数，从而进入死循环。如图5-5为启动文件预先定义的函数。

 

图5-5

 

至此，对中断已经有了一个大致的认识，第一步算是圆满完成啦。那么接下来的下半部分会开始借用一个实例来帮助巩固实践。