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STM32 NVIC中断优先级管理

发布时间:2020-09-01 发布时间:
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CM3内核支持256个中断,其中包含了16个内核中断和240个外部中断,并且具有256级的可编程中断设置。但STM32并没有使用CM3内核的全部东西,而是只用了它的一部分。STM32有84个中断,包括16个内核中断和68个可屏蔽中断,具有16级可编程的中断优先级。而我们常用的就是这68个可屏蔽中断,但是STM32的68个可屏蔽中断,在STM32F103系列上面,又只有60个(在107系列才有68个)。因为我们开发板选择的芯片是STM32F103系列的所以我们就只针对STM32F103系列这60个可屏蔽中断进行介绍。

在MDK内,与NVIC相关的寄存器,MDK为其定义了如下的结构体:

typedef struct

{

  __IO uint32_tISER[8];    

  __IO uint32_tICER[8];    

  __IO uint32_tISPR[8];    

  __IO uint32_tICPR[8];    

  __IO uint32_tIABR[8];   

  __IO uint8_t  IP[240];    

  __O  uint32_t STIR;      

} NVIC_Type; 

    

 ISER[8]:ISER全称是:Interrupt Set-EnableRegisters,这是一个中断使能寄存器组。CM3内核支持256个中断,这里用8个32位寄存器来控制,每个位控制一个中断。但是STM32F103的可屏蔽中断只有60个,所以对我们来说,有用的就是两个(ISER[0]和ISER[1]),总共可以表示64个中断。而STM32F103只用了其中的前60位。ISER[0]的bit0~bit31分别对应中断0~31。ISER[1]的bit0~27对应中断32~59;这样总共60个中断就分别对应上了。你要使能某个中断,必须设置相应的ISER位为1,使该中断被使能(这里仅仅是使能,还要配合中断分组、屏蔽、IO口映射等设置才算是一个完整的中断设置)。

 

ICER[8]:全称是:Interrupt Clear-EnableRegisters,是一个中断除能寄存器组。该寄存器组与ISER的作用恰好相反,是用来清除某个中断的使能的。其对应位的功能,也和ICER一样。这里要专门设置一个ICER来清除中断位,而不是向ISER写0来清除,是因为NVIC的这些寄存器都是写1有效的,写0是无效的。

 

ISPR[8]:全称是:Interrupt Set-PendingRegisters,是一个中断挂起控制寄存器组。每个位对应的中断和ISER是一样的。通过置1,可以将正在进行的中断挂起,而执行同级或更高级别的中断。写0是无效的。

 

ICPR[8]:全称是:Interrupt Clear-PendingRegisters,是一个中断解挂控制寄存器组。其作用与ISPR相反,对应位也和ISER是一样的。通过设置1,可以将挂起的中断接挂。写0无效。

 

IABR[8]:全称是:Interrupt Active BitRegisters,是一个中断激活标志位寄存器组。对应位所代表的中断和ISER一样,如果为1,则表示该位所对应的中断正在被执行。这是一个只读寄存器,通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个。在中断执行完了由硬件自动清零。

 

IP[240]:全称是:Interrupt Priority Registers,是一个中断优先级控制的寄存器组。这个寄存器组相当重要!STM32的中断分组与这个寄存器组密切相关。IP寄存器组由240个8bit的寄存器组成,每个可屏蔽中断占用8bit,这样总共可以表示240个可屏蔽中断。而STM32只用到了其中的前60个。IP[59]~IP[0]分别对应中断59~0。而每个可屏蔽中断占用的8bit并没有全部使用,而是只用了高4位。这4位,又分为抢占优先级和子优先级。抢占优先级在前,子优先级在后。而这两个优先级各占几个位又要根据SCB->AIRCR中的中断分组设置来决定。

这里简单介绍一下STM32的中断分组:STM32将中断分为5个组,组0~4。该分组的设

置是由SCB->AIRCR寄存器的bit10~8来定义的。具体的分配关系如表4.5.1所示:

AIRCR[10:8]

bit[7:4]分配情况

分配结果

0

111

0:4

0位抢占优先级,4位响应优先级

1

110

1:3

1位抢占优先级,3位响应优先级

2

101

2:2

2位抢占优先级,2位响应优先级

3

100

3:1

3位抢占优先级,1位响应优先级

4

011

4:0

4位抢占优先级,0位响应优先级

表4.5.1 AIRCR中断分组设置表

通过这个表,我们就可以清楚的看到组0~4对应的配置关系,例如组设置为3,那么此时所有的60个中断,每个中断的中断优先寄存器的高四位中的最高3位是抢占优先级,低1位是响应优先级。每个中断,你可以设置抢占优先级为0~7,响应优先级为1或0。抢占优先级的级别高于响应优先级。而数值越小所代表的优先级就越高。

这里需要注意两点:第一,如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话,则看哪个中断先发生就先执行;第二,高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。而抢占优先级相同的中断,高优先级的响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。

 

通过以上介绍,我们熟悉了STM32中断设置的大致过程。接下来我们介绍如何使用库函数实现以上中断分组设置以及中断优先级管理,使得我们以后的中断设置简单化。NVIC中断管理函数主要在misc.c文件里面。

首先要讲解的是中断优先级分组函数NVIC_PriorityGroupConfig,其函数申明如下:

voidNVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

这个函数的作用是对中断的优先级进行分组,这个函数在系统中只能被调用一次,一旦分组确定就最好不要更改。

设置好了系统中断分组,那么对于每个中断我们又怎么确定他的抢占优先级和响应优先级呢?下面我们讲解一个重要的函数为中断初始化函数NVIC_Init,其函数申明为:

void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef*NVIC_InitStruct)

其中NVIC_InitTypeDef是一个结构体,我们可以看看结构体的成员变量:

 

typedef struct

{

 uint8_t NVIC_IRQChannel;

                                                                

 uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; 

 

 uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;

 

 FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;   

} NVIC_InitTypeDef;

NVIC_InitTypeDef结构体中间有三个成员变量,这三个成员变量的作用是:

NVIC_IRQChannel:定义初始化的是哪个中断,这个我们可以在stm32f10x.h中找到

每个中断对应的名字。例如USART1_IRQn。

NVIC_IRQChannelPreemptionPriority:定义这个中断的抢占优先级别。

NVIC_IRQChannelSubPriority:定义这个中断的子优先级别。

NVIC_IRQChannelCmd:该中断是否使能。

 

这里我们讲解了中断的分组的概念以及设定优先级值的方法,至于每种优先级还有一些关于清除中断,查看中断状态,这在后面我们讲解每个中断的时候会详细讲解到。

最后我们总结一下中断优先级设置的步骤:

1.系统运行开始的时候设置中断分组。确定组号,也就是确定抢占优先级和子优先级的分配位数。调用函数为NVIC_PriorityGroupConfig();

2.设置所用到的中断的中断优先级别。对每个中断调用函数为NVIC_Init();


关键字:STM32  NVIC  中断优先级

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