（十二）STM32——NVIC中断优先级管理

目录

学习目标

主要内容

中断分组

优先级 

寄存器

ISER

ICER

ISPR

ICPR

IABR

IP

功能实现

总结 

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学习目标

        今天我们要学习的是NVIC中断管理，CM4 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 STM32F4 并没有使用 CM4 内核的全部东西，而是只用了它的一 部分。STM32F40xx７总共有 92 个中断。STM32F40xx7的 92 个中断里面，包括 10 个内核中断和 82 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 82 个可屏蔽中断。（具体是哪８２个就不一一展示了）

主要内容

中断分组

        因为STM３２的寄存器特别多，比较复杂，所以就涉及到了中断分组；STM32F4 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（后面会介绍）。

        我们通过配置AIRCR寄存器来分组，然后４～７位就用来配置优先级，具体如上所示，３位的意思是给四个位中有三个位是用来设置抢占优先级的，一共可以设置为０～７。

优先级 

        对于优先级，数值越我们分为抢占优先级以及响应优先级，通俗一点理解，相当于紧急程度和所需时间（不准确，只能用于理解），抢占优先级高，说明比较紧急，就可以打断一些低优先级的中断；响应优先级相当于所需时间，高优先级说明所需时间短（真正的中断与时间没关系），就先执行它，但是因为紧急程度是一致的，就不能相互打断，我们再总结一下。

特点

1. 数值越小所代表的优先级就越高。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

例子

        假定设置中断优先级组为 2，然后设置中断 3(RTC_WKUP 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 7（外部中断 1）的抢占优先级为 2，响应优先级为 0。那么这 3 个中断的优先级顺序为：中断 7>中断 3>中断 6。中断 3 和中断 7 都可以打断中断 6 的中断。而中断 7 和中断 3 却不可以相互打断！

寄存器

        STM32F40xx/STM32F41xx 的 92 个中断里面，包括 10 个内核中断和 82 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 82 个可屏蔽中断。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_t ISER[8]; /*!< Interrupt Set Enable Register */
 uint32_t RESERVED0[24];
 __IO uint32_t ICER[8]; /*!< Interrupt Clear Enable Register */
 uint32_t RSERVED1[24];
 __IO uint32_t ISPR[8]; /*!< Interrupt Set Pending Register */
 uint32_t RESERVED2[24];
 __IO uint32_t ICPR[8]; /*!< Interrupt Clear Pending Register */
 uint32_t RESERVED3[24];
 __IO uint32_t IABR[8]; /*!< Interrupt Active bit Register */
 uint32_t RESERVED4[56];
 __IO uint8_t IP[240]; /*!< Interrupt Priority Register, 8Bit wide */
 uint32_t RESERVED5[644];
 __O uint32_t STIR; /*!< Software Trigger Interrupt Register */
} NVIC_Type;

ISER

        ISER[8]：ISER 全称是：Interrupt Set-Enable Registers，这是一个中断使能寄存器组。上面说了 CM4 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 STM32F4 的可屏蔽中断最多只有 82 个，所以对我们来说，有用的就是三个（ISER[0~2]），总共可以表示 96 个中断。而 STM32F4 只用了其中的前 82 个。ISER[0]的 bit0~31 分别对应中断 0~31；ISER[1]的 bit0~32 对应中断 32~63；ISER[2]的 bit0~17 对应中断 64~81；这样总共 82 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

        ICER[8]：全称是：Interrupt Clear-Enable Registers，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

        ISPR[8]：全称是：Interrupt Set-Pending Registers，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。相当于把学习通上的课程挂在那，然后去打游戏，这个把学习通挂起来的操作就是中断挂起。

ICPR

        ICPR[8]：全称是：Interrupt Clear-Pending Registers，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，可以将挂起的中断解挂。写 0 无效。相当于学习通要扫脸了，就暂时解除挂起。

IABR

        IABR[8]：全称是：Interrupt Active Bit Registers，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

        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！STM32F4 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 STM32F4 只用到了其中的 82 个。IP[81]~IP[0]分别对应中断 81~0。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响应优先级。抢占优先级在前， 响应优先级在后。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。之所以不在一开始介绍寄存器，就是怕看到这些东西就劝退了，所有就放到后面一点来讲解。

功能实现

        首先，我们肯定是需要分组的，那么我们就需要用中断优先级分组函数 NVIC_PriorityGroupConfig，其函数声明如下：void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);我们在misc.c 函数中可以找到其值。

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;
}

        右键查看入口参数，就能看到如何去设置优先级。

#define NVIC_PriorityGroup_0         ((uint32_t)0x700) /*!< 0 bits for pre-emption priority
                                                            4 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_1         ((uint32_t)0x600) /*!< 1 bits for pre-emption priority
                                                            3 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_2         ((uint32_t)0x500) /*!< 2 bits for pre-emption priority
                                                            2 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_3         ((uint32_t)0x400) /*!< 3 bits for pre-emption priority
                                                            1 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_4         ((uint32_t)0x300) /*!< 4 bits for pre-emption priority
                                                            0 bits for subpriority */

#define IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(GROUP) (((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_0) || \
                                       ((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_1) || \
                                       ((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_2) || \
                                       ((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_3) || \
                                       ((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_4))

        比如我们设置整个系统的中断优先级分组值为 2，那么方法是：

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

        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 stm32f4xx.h 中定义的枚举类型 IRQn 的成员变量中可以找到每个中断对应的名字。例如串口 1 对应 USART1_IRQn。
• NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：定义这个中断的抢占优先级别。
• NVIC_IRQChannelSubPriority：定义这个中断的响应优先级别。
• NVIC_IRQChannelCmd：该中断通道是否使能。

        比如我们要使能串口 1 的中断，同时设置抢占优先级为 1，响应优先级位 2，初始化的方法是：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口 1 中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1 ;// 抢占优先级为 1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;// 响应优先级位 2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据上面指定的参数初始化 NVIC 寄存器

总结 

        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，最后我们再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。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();

好了，关于NVIC中断我们暂时只讲这些，希望对大家有帮助！