【STM32】NVIC EXTI 外部中断详解【原理】

前注：本文章主要讲解【原理】

内容为 '_Snake_'编写，日常学习总结，内容如有不足、不妥之处请私信告知，谢谢！

实验 

实验配置 

A.硬件原理

Cortex-M3的中断和优先级

STM32的中断和优先级

EXTI外部中断

一、Cortex-M3 的中断和优先级

        正常情况下，微处理器根据代码内容，按顺序执行指令。执行过程中，如果遇到其它紧急的事件需要处理，则先暂停当前任务，执行紧急事件，待紧急事件处理完后，再恢复到刚才暂停的地方继续执行。这个产生的紧急事件就叫做中断或异常。

通常，把 CPU 内部产生的紧急事件叫做 异常 ，比如非法指令（除零）、地址访问越界等；

把来自 CPU 外部的片上外设产生的紧急事件叫做 中断 ，比如GPIO 引脚电平变化、定时器溢出等。异常和中断的效果基本一致，都是暂停当前任务，优先执行紧急事件，因此一般将中断和异常统称为中断。

NVIC

Cortex-M3 内核有一个专门管理中断的外设 NVIC （ Nested Vectored Interrupt Controller ， 嵌套向量中断控制器），通过优先级控制中断的嵌套和调度。NVIC 是一个总的中断控制器，无论是来在内 核的异常还是外设的外部中断，都由NVIC 统一进行管理。

在 Cortex-M3 中，将优先级拆分为抢占优先级（ Preempt Priority ）和子优先级（ Subpriority ），每个中断都需要指定这两级，具有高优先级的中断可以打断低优先级的中断，实现中断嵌套。

所有可编程的中断都需要指定抢占优先级和子优先级，抢占优先级决定是否可以产生中断嵌套，子优先 级决定中断响应顺序，若两种优先级一样则看中断在中断异常表中的位置， 越靠前越先响应

二、STM32 的中断和优先级

Cortex-M3 设计有 256 种中断，但大多数 MCU 都用不到这么多中断，比如 STM32F103

系列就只有 70 种异常和中断，其中前 10 个是系统异常，后面 60 个是外部中断，

系统异常

 外部中断

 

 优先级

 

1) NVIC_PRIORITYGROUP_0 ： 0 位抢占式优先级， 4 位响应优先级；

2) NVIC_PRIORITYGROUP_1 ： 1 位抢占式优先级， 3 位响应优先级；

3) NVIC_PRIORITYGROUP_2 ： 2 位抢占式优先级， 2 位响应优先级； 

4) NVIC_PRIORITYGROUP_3 ： 3 位抢占式优先级， 1 位响应优先级；

5) NVIC_PRIORITYGROUP_4 ： 4 位抢占式优先级， 0 位响应优先级；

STM32F103 的异常和中断，基于 Cortex-M3 修改而来，前面的系统异常部分几乎没有变化，外部中断则对应不同的外设 同样，STM32F103 也继承了 Cortex-M3 的中断优先级规则，因为中断少了很多，中断优先级也用不了那 么多，只使用了PRI_n 的 Bits[7:0] 中的 Bits[7:4] 设置优先级。

三、EXTI外部中断

STM32F103 系列的 EXTI 支持 19 个外部中断 / 事件请求（互联型系列的 STM32 支持 20 个），每个中断 / 事件

都有独立的触发和屏蔽设置，支持中断模式和事件模式。

中断模式 是指外部信号产生电平变化时， EXTI 将该信号给 NVIC 处理，从而触发中断，执行中断服务函 数，完成对应操作。

事件模式 是指外部信号产生电平变化时，EXTI 根据配置，联动 ADC 或 TIM 执行相关操作。

EXTI功能框图

对应上面蓝色框

 中断线路

输入线：

EXTI 控制器有 19 个中断 / 事件输入线，这些输入线可以通过寄存器

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。

 边沿检测电路：

通过设置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)对应位的设置来控制信号触发。

在写EXTI_RTSR寄存器时，在外部中断线上的上升沿信号不能被识别，挂起位也不会被置位。（F4挂起位会被置位）

如果在向 EXTI_FTSR 寄存器写入值的同时外部中断线上产生下降沿，挂起位不会被置位 

在同一中断线上，可以同时设置上升沿和下降沿触发。即任一边沿都可触发中断 

 总结：可以是只有上升沿触发、只有下降沿触发或者上升沿和下降沿都触发。

 

 或门电路：

一个输入来自 边沿检测电路触发 ，另外一个输入来自 软件中断事件寄存器 (EXTI_SWIER) 。

总结：或门电路 两个输入中有一个为‘1’，都会输出一

 

 与门电路：

它一个输入是编号 3 （请求挂起位置） 电路，另外一个输入来自 中断屏蔽寄存器 (EXTI_IMR) 。

 总结：中断屏蔽寄存器(EXTI_IMR)具有一票否决权，决定是否开启此线的中断

 至NVIC中断控制器：

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。

事件线路

产生事件线路是在编号 3 电路之后与中断线路有所不同，之前电路都是共用的。

：与门电路：

它一个输入来自编号 3 电路，另外一个输入来自 事件屏蔽寄存器 (EXTI_EMR)。

  总结：事件屏蔽寄存器 (EXTI_EMR)具有一票否决权，决定是否开启此线的事件发生

 脉冲发生器电路：

当它的输入端，即编号 6 电路的输出端，是一个有效

信号 1 时就会产生一个脉冲；如果输入端是无效信号就不会输出脉冲。

一个脉冲信号：

是产生事件的线路最终的产物，这个脉冲信号可以给其他

外设电路使用，比如定时器 TIM 、模拟数字转换器 ADC 等等，这样的脉冲信号一般用来

触发 TIM 或者 ADC 开始转换。