STM32学习--异常与中断

１.概述

　　Cortex-M3 有16个异常（实际只用15个，也叫内核中断），并提供240个外部中断（针对内核来讲），有3个优先级最高的不可屏蔽异常，即1~3号异常。

　　F1中最多持68个可屏蔽中断（即内核中在外部中断），对应68个中断源。如USART1对应37#中断，但有多种条个可以触发该中断，如读完成、写完成、溢出等等都可以触发同一个中断源，进入中断函数后需根据状态位再判断具体中断原因。
　　STM32中断设置中，我们常用6组寄存器。
　　分别为：
　　ISER[8]：中断使能寄存器组，8个32位的寄存器对应STM32中支持的256个中断源，虽然F1没有使用这么多，但也把地址空间留出来以备后续器件扩展，以下寄存器组相同。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，后续还需中断分组、屏蔽、优先组设置、 IO 口映射等设置才算是一个完整的中断设置)。
　　ICER[8]：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。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。这是因为通过这种方式，使能／除能中断时只需把“当事位”写成1，其它的位可以全部为零。再也不用像以前那样，害怕有些位被写入 0 而破坏其对应的中断设置（写 0 没有效果），从而实现每个中断都可以自顾地设置，而互不侵犯——只需单一的写指令，不再需要读‐改‐写。
　　ISPR[8]：中断挂起控制寄存器组，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 无效。
　　ICPR[8]：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]：中断激活标志位寄存器组。如果为 1，则表示该位所对应的中断正在被执行。它是只读寄存器，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]：中断优先级控制的寄存器组。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（只用到高4位）， 同样总共可以表示 240 个可屏蔽中断F1中只用到68个。

2.优先级设置

　　Cortex-M3 的中断管理将优先级分为抢占优先级和子优先级。
抢占优先级高的中断可以打断抢占优先级低的中断，子优先级不具备这个能力，但若抢占优先级相同的两个中断同时挂起时，会先响应子优先级的中断。

　　Cortex-M3在实现这两种优先级时，提供一种分组机制来分配抢占优先级和子优先级的数量。在STM32F1中，通过SCB->AIRCR 中的中断分组设置来决定。
　　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。具体的分配关系如下表。

　　STM32使用4位分配优先组，表示最大支持16级中断嵌套。
　　设置中断优先级步骤：
　　1． 设置中断分组在需操作SCB->AIRCR寄存器，按上表进行分组。在操作SCB->AIRCR时应写入钥匙在SCB->AIRCR高4位写入钥匙，0X05FA。也可直接使用库函数进行操作。
　　2． 中断分组完成后，可操作ISER和IP寄存器组，使能中断源，分配优先级即可。

3.中断向量

　　在库文件stm32f10x.s中可看到中断向量表。
AREA RESET, DATA, READONLY ; 定义只读数据段，实际上是在CODE区（假设STM32从FLASH启动，则此中断向量表起始地址即为0x8000000）

              EXPORT  __Vectors
IMPORT  OS_CPU_SysTickHandler
       IMPORT  OS_CPU_PendSVHandler
__Vectors       DCD     __initial_sp              ; Top of Stack
                DCD     Reset_Handler             ; Reset Handler
                DCD     NMI_Handler               ; NMI Handler
                DCD     HardFault_Handler         ; Hard Fault Handler
                DCD     MemManage_Handler         ; MPU Fault Handler
                DCD     BusFault_Handler          ; Bus Fault Handler
                DCD     UsageFault_Handler        ; Usage Fault Handler
           ……………………………………………………………

　　表中顺序与中断号一一对应。
　　器件上电后根据boot引脚来决定PC位置，如果boot设置为flash启动，则启动后PC跳到0x08000000。此时CPU会先取2个地址，第一个是栈顶地址，第二个是复位异常地址，跳到reset_handler。这些地址与keil里面设置的target->flash起始地址相关，由编译器确定，其中参数不能随意改动。

　　默认情况下，从Flash启动，中断向量表从Flash的起始地址（0x08000000）开始存放。同时映射到0x00000000处。向量表偏移寄存器（VTOR)的值为0x00000000（实际映射到0x08000000）。
　　若从SRAM启动，中断向量表还是存放在Flash中（Flash才能固化存储，SRAM只能加电才有效），只不过拷贝到SRAM的首地址0x20000000处。此时向量表偏移寄存器（VTOR）的值也是0x00000000（实际映射到0x20000000）。而启动过程结束后，这个特殊的映射不复存在了（据参考手册推测的），所以，需要修改向量表偏移寄存器（VTOR)的值为0x20000000以后的值（其中TBLOFF位域要是0x200的倍数，这个是字对齐的要求（见《cortex-m3编程手册》），由于STM32的中断向量一共有68+16=84个，应该把这个数增加到下一个2的整数倍即128，然后换算成地址范围128*4=512，就得到了0x200），以便处理中断。因此，无论用哪种模式启动，复位时栈顶指针总能在0x00000000（或0x08000000）处找到，而复位向量总能在0x00000004（或0x08000004）处找到。