STM32F4中断学习

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前言

STM32F4中断

NVIC简介

NVIC是嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片中断相关的功能，它跟内核紧密耦合，是内核里面的一个外设。但是各个芯片厂商在设计芯片的时候会对Cortex-M4内核里面的NVIC进行裁剪，把不需要的部分去掉，所以说STM32的NVIC是Cortex-M4的NVIC的一个子集。
STM32F4的每个IO都可以作为外部中断的中断输入口。STM32F407的中断控制器支持22个外部中断/事件请求。每个中断设有状态位，每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置。

优先级定义

在NVIC有一个专门的寄存器：中断优先级寄存器NVIC_IPRx用来配置外部中断的优先级，IPR宽度为8bit,原则上每个外部中断可配置的优先级为0~255,数值越小，优先级越高。在STM32F4中使用了高4位设置中断优先级，也就是有16个可编程优先级。
中断优先级被分组为抢占优先级和子优先级。如果有多个中断同时响应，抢占优先级高的就会抢占抢占优先级低的优先得到执行，如果抢占优先级相同，就比较子优先级。如果抢占优先级和子优先级都相同的话，就比较他们的硬件中断编号，编号越小，优先级越高。

NVIC_InitTypeDef结构体

typedef struct
{
	uint8_t NVIC_IRQChannel;  // 设置中断源,不同的中断源不一样               
	uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; // 抢占优先级
	uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;   // 子优先级      
	FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;   // 中断使能     
} NVIC_InitTypeDef;

EXTI外部中断/事件控制器

STM32F4 IO口都可以作为外部中断的中断输入口。STM32F4的中断控制器支持23个外部中断/事件请求的边沿检测器。每根输入线都可单独进行配置，以选择类型(中断或者事件)和相应的触发事件(上升沿触发、下降沿触发或者边沿触发)。每根输入线还可单独屏蔽。挂起寄存器用于保持中断请求的状态线。

EXTI功能框图

编号1是输入线，EXTI控制器有23个中断/事件输入线，这些输入可以通过寄存器设置为任意一个GPIO，也可以是一些外设的事件，输入线一般是存在电平变化的信号。
编号2是一个边沿检测电路，它会根据上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)和下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)对应为的设置来控制信号触发。边沿检测电路以输入线作为信号输入端，如果检测到有边沿跳变就输出有效信号1给编号3电路，否则输出无效信号0。
编号4电路是一个与门电路，它的一个输入为编号3电路，另外一个输入来自中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)。与门电路要求输入都为1才输出1，导致的结果如果EXTI_IMR设置为0时，不管编号3电路的输出信号是1还是0，最终编号4电路输出的信号都为0；如果EXTI_IMR设置为1时，最终编号4电路输出的信号才由编号3电路的输出信号决定，这样我们就可以简单控制EXTI_IMR来实现是否产生中断的目的。编号4电路输出的信号会被保存到挂起寄存器中(EXTI_PR)内，如果确定编号4电路输出为1就会把EXTI_PR对应位置1.
编号5是将EXTI_PR寄存器内容输出到NVIC内，从而实现系统中断事件控制。

产生中断线路目的是把输入信号输入到NVIC，进一步会运行中断服务函数，实现功能，这是软件级的。

EXTI初始化结构体详解

typedef struct
{
	uint32_t EXTI_Line;     // EXTI_Line:EXTI中断/事件线选择,可选EXTI0或EXTI22        
    EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode; // EXTI_Mode:EXTI模式选择，可选为产生中断(EXTI_Mode_Interrupt)或者产生事件(EXTI_Mode_Event)
	EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode; // EXTI边沿触发事件,可选上升沿(EXTI_Trigger_Rising)、下降沿触发(EXTI_Trigger_Falling)或者上升沿和下降沿都触发(EXTI_Trigger_Rising_Falling)     
	FunctionalState EXTI_LineCmd; // 控制是否使能EXTI线,可选使能EXTI线(ENABLE)或禁用(DISABLE)
}EXTI_InitTypeDef;

IO口外部中断的一般步骤

1. 使能IO口时钟，初始化IO口为输入
2. 使能SYSCFG时钟，设置IO口与中断线的映射关系
3. 初始化线上中断，设置触发条件等
4. 配置中断分组(NVIC)，并使能中断
5. 编写中断服务函数

注意：中断服务函数在库函数中都特定的名称，可以看作是默认的环境变量。也就是在NVIC检测到对应的中断的时候，就会去找到对应的中断服务函数标号。我使用的是正点原子的STM32F407,其中的所有中断标号在这个文件中：startup_stm32f40xx.s
以下是部分代码截取：

	EXPORT  EXTI0_IRQHandler                  [WEAK]                                            
	EXPORT  EXTI1_IRQHandler                  [WEAK]                                             
	EXPORT  EXTI2_IRQHandler                  [WEAK]                                            
	EXPORT  EXTI3_IRQHandler                  [WEAK]                                           
	EXPORT  EXTI4_IRQHandler                  [WEAK]  

总结

曾经对中断理解的不是很深刻，但是现在稍微花半天的时间就理解了STM32的中断的大概设计！感觉就是到了一定的层次以后，学起来就会容易很多！
总的来说，外部中断作用于外设，也就是外设产生中断信号的机制就是外部中断，最终输入的外部中断信号给了NVIC;而NVIC是STM32的内部中断外设，是STM32的内部中断机制，NVIC的输入是外部中断等一系列中断信号，NVIC主要就是在接收到这些外部中断信号之后，反馈输出，对中断信号进行处理。

链接地址

《零死角玩转STM32—F429挑战者.pdf》
《STM32F4开发指南-库函数版本_V1.1.pdf》