Chapter 16 STM32 中断应用概览

Chapter 16 STM32 中断应用概览

STM32 中断非常强大，每个外设都可以产生中断

文中所述 “异常就是中断，中断就是异常”

异常类型

  • 系统异常有8个，加上 Rest 和 HardFrault 也算上就是 10 个
  • 外部中断有 60 个
  • 除个别异常的优先级被固定外，其它异常的优先级都是可以编程的

系统异常和外部中断在标准库文件 stm32f10x.h 头文件中可查询。

IRQn_Tpye 结构体里包含了 F103 系列全部的异常声明

NVIC 简介

NVIC 控制整个芯片中断相关功能。它是内核里面的一个外设。

STM32 中的 NVIC 是 Cortex-M3 的 NVIC 的一个子集。

NVIC 寄存器简介

NVIC 结构体定义，在固件库头文件：core_m3.h

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/** @addtogroup CMSIS_CM3_NVIC CMSIS CM3 NVIC
  memory mapped structure for Nested Vectored Interrupt Controller (NVIC)
  @{
 */
typedef struct
{
  __IO uint32_t ISER[8];                      /*!< Offset: 0x000  Interrupt Set Enable Register           */
       uint32_t RESERVED0[24];                                   
  __IO uint32_t ICER[8];                      /*!< Offset: 0x080  Interrupt Clear Enable Register         */
       uint32_t RSERVED1[24];                                    
  __IO uint32_t ISPR[8];                      /*!< Offset: 0x100  Interrupt Set Pending Register          */
       uint32_t RESERVED2[24];                                   
  __IO uint32_t ICPR[8];                      /*!< Offset: 0x180  Interrupt Clear Pending Register        */
       uint32_t RESERVED3[24];                                   
  __IO uint32_t IABR[8];                      /*!< Offset: 0x200  Interrupt Active bit Register           */
       uint32_t RESERVED4[56];                                   
  __IO uint8_t  IP[240];                      /*!< Offset: 0x300  Interrupt Priority Register (8Bit wide) */
       uint32_t RESERVED5[644];                                  
  __O  uint32_t STIR;                         /*!< Offset: 0xE00  Software Trigger Interrupt Register     */
}  NVIC_Type;                                               
/*@}*/ /* end of group CMSIS_CM3_NVIC */

配置中断的时候我们一般只用：

  • ISER ：使能中断
  • ICER ：清除中断
  • IP ：设置中断优先级

NVIC 中断配置固库

固件库文件 core_m3.h 的最最后，定了 NVIC 的一些函数。用得比较少，甚至不用，配置中断的时候会用更简洁的方法。

中断优先级

优先级定义

中断优先级寄存器 NVIC_IPRx

  • 配置外部中断优先级，8 位，只使用高 4 位
  • 这 4 位又被分成：抢占（主）优先级、子优先级
  • 多中断响应时按：“抢占优先级 > 子优先级 > 硬件中断编号” 顺序执行

优先级分组

  • 由内核外设 SCB->AIRCR（应用程序中断和复位控制寄存器） 的 PRIGROUP[10:8] 位决定。
  • 设置优先级分组：NVIC_PriorityGroupConifg()
  • 有关 NVIC 中断相关的库函数：misc.c、misc.h
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// NVIC 设置中断优先级分组函数
/**
  * @brief  Configures the priority grouping: pre-emption priority and subpriority.
  * @param  NVIC_PriorityGroup: specifies the priority grouping bits length. 
  *   This parameter can be one of the following values:
  *     @arg NVIC_PriorityGroup_0: 0 bits for pre-emption priority
  *                                4 bits for subpriority
  *     @arg NVIC_PriorityGroup_1: 1 bits for pre-emption priority
  *                                3 bits for subpriority
  *     @arg NVIC_PriorityGroup_2: 2 bits for pre-emption priority
  *                                2 bits for subpriority
  *     @arg NVIC_PriorityGroup_3: 3 bits for pre-emption priority
  *                                1 bits for subpriority
  *     @arg NVIC_PriorityGroup_4: 4 bits for pre-emption priority
  *                                0 bits for subpriority
  * @retval None
  */
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));
  
  /* Set the PRIGROUP[10:8] bits according to NVIC_PriorityGroup value */
  SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}

优先级分组真值表：

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    NVIC_PriorityGroup   | NVIC_IRQChannelPreemptionPriority | NVIC_IRQChannelSubPriority  | Description
  ============================================================================================================================
   NVIC_PriorityGroup_0  |                0                  |            0-15             |   0 bits for pre-emption priority
                         |                                   |                             |   4 bits for subpriority
  ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
   NVIC_PriorityGroup_1  |                0-1                |            0-7              |   1 bits for pre-emption priority
                         |                                   |                             |   3 bits for subpriority
  ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------    
   NVIC_PriorityGroup_2  |                0-3                |            0-3              |   2 bits for pre-emption priority
                         |                                   |                             |   2 bits for subpriority
  ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------    
   NVIC_PriorityGroup_3  |                0-7                |            0-1              |   3 bits for pre-emption priority
                         |                                   |                             |   1 bits for subpriority
  ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------    
   NVIC_PriorityGroup_4  |                0-15               |            0                |   4 bits for pre-emption priority
                         |                                   |                             |   0 bits for subpriority                       
  ============================================================================================================================

中断编程

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

  • 具体由每个外设的相关中断全能位控制

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、子优先级

  • 使能中断请求

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    // NVIC 初始化结构体
    typedef struct
    {
      uint8_t NVIC_IRQChannel; 											// 设置中断源：成员配置在 IRQn_Type 枚举型定义
      uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;		// 抢占优先级，具体值要依据优先级分组来确定
      uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; 					// 子优先级，具体值要依据优先级分组来确定
      FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;          	// 中断使能/除能。操作的是：ISER、ICER 两个寄存器
    } NVIC_InitTypeDef;

3、编写中断服务函数

  • 在启动文件中 stm32f10x_startup_md.s 中已预告为每个中断写了一个中断服务函数，内容为空，用于初始化中断向量表
  • 实际使用的中断服务函数是我们自己重新编写，写在 stm32f10x_it.c 文件中
  • 中断服务函数的函数名必须与启动文件里预先设置的一样，否则程序跳进启动文件里的空函数无限循环，实现不了中断
学习 / Learning
Programming STM32

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