第九章：STM32 对于NVIC中断优先级的设置

NVIC中断优先级管理：

首先是中断分组，我们知道所用的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。然而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。而我所用的STM32F103系列上面，又只有60个可屏蔽中断（在107系列才有68个），而STM系列把中断分为5个组，如下图一所示

图一

这么多大概60个中断如何管理，这是我一开始想到的问题，当然是用寄存器进行管理，有七组寄存器对所有的中断进行管理，中断寄存器分别如下，引用MDK对寄存器组的分类：

typedef struct
{
  __IO uint32_t ISER[8];                   //中断使能寄存器组：设置为：8个32位寄存器来控制256个中断，由于我用的只有60个故只需设置ISER[0]-ISER[2]即可
       uint32_t RESERVED0[24];                                   
  __IO uint32_t ICER[8];                      //中断除能寄存器组：设置和中断使能一样
       uint32_t RSERVED1[24];                                    
  __IO uint32_t ISPR[8];                      //中断挂起寄存器组：设置和中断使能一样，通过置一把正在执行的中断挂起从而执行同级别或更高级别的中断，写0无效
       uint32_t RESERVED2[24];                                   
  __IO uint32_t ICPR[8];                      //中断解挂控制寄存器组：设置和中断使能一样作用和挂起寄存器组相反
       uint32_t RESERVED3[24];                                   
  __IO uint32_t IABR[8];                   //   中断激活标志位寄存器组：这是一个只读寄存器，如果置一可以知道该位所对应的正在运行的中断，运行完毕由硬件自动清零
       uint32_t RESERVED4[56];                                   
  __IO uint8_t  IP[240];                   //  中断优先级控制寄存器组：这是非常重要的一个寄存器，总共有240个8位的寄存器组成，每8位代表一个中断，而每八位只用了其高八位，我所用的103系列只用了0-//67即可，详细的会在下面给出
       uint32_t RESERVED5[644];                                  
  __O  uint32_t STIR;                      // 软件触发中断寄存器组
}  NVIC_Type;      

中断优先级控制寄存器组，说这个之前得明白一个概念，优先级概念，STM系列的中断优先级分为两级，抢占优先级和响应优先级。而又得知道两者的区别，其中区别如下：

1、 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。

2、 抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断 。

3、 抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行。

4、 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；

抢占优先级和响应优先级中，数字越小说明级别越大。举个例子，假定设置中断优先级组为2，然后设置中断1(RTC中断)的抢占优先级为2，响应优先级为1。  中断6（外部中断0）的抢占优先级为3，响应优先级为0。中断4（外部中断1）的抢占优先级为2，响应优先级为0。则中断优先级为中断4>中断1>中断6.

在详细弄懂了上述所有知识后，就可以设置自己我们自己的中断，具体步骤如下：

① 系统运行后先设置中断优先级分组。调用函数：

voidNVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);/

 整个系统执行过程中，只设置一次中断分组。

②针对每个中断，设置对应的抢占优先级和响应优先级：

voidNVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);

③ 如果需要挂起/解挂，查看中断当前激活状态，分别调用相关函数即可。

具体函数如下：

 

/* Configure one bit for preemption priority */
 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);              // 优先级组设置

 /* Timer2中断*/
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;              // 通道设置
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;    // 抢占优先级设置
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;           // 响应优先级设置
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

 

上面就是简单的一个中断使能及优先级设置过程。

 

其中NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); 是优先级组设置

 

对于STM32只支持4位即5种模式的优先级组设置，而在CM3的权威指南里说了他支持8位即256个分级

这说明STM32删减了CM3的优先级别；

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）。