stm32中断嵌套实例分析

2023-06-26  

  STM32中断嵌套方法

  STM32中断嵌套方法先说明: 所有中断要放在同一个组里, 因为只有组确定了, 4位描述占先式优先级和副优先级的位数才可以确定。


  NVIC——Nested Vectored Interrupt Controller(嵌套中断向量控制器)


  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4bits。这4个bits用于分配pre-emption优先级和sub优先级,在STM32的固件库中定义如下:

  NVIC_PriorityGroup_0 ((u32)0x700) //0 bits for pre-emption priority 4 bits for subpriority#define

  NVIC_PriorityGroup_1 ((u32)0x600) //1 bits for pre-emption priority 3 bits for subpriority#define

  NVIC_PriorityGroup_2 ((u32)0x500) //2 bits for pre-emption priority 2 bits for subpriority#define

  NVIC_PriorityGroup_3 ((u32)0x400) // 3 bits for pre-emption priority 1 bits for subpriority#define

  NVIC_PriorityGroup_4 ((u32)0x300) //4 bits for pre-emption priority 0 bits for subpriority

  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pre-emption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个阶级每个阶级有0个阶层;阶级高的人,可以打断阶级低的正在做事的人(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

  stm32中断嵌套实例分析

  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;(pre-emption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)。

  依次类推:如果按照NVIC_PriorityGroup_0这么分,那么没有阶级,只有16个阶层了。需要给各个人指定阶层编号。sub优先级的范围0-15当一个人做事的时候,另外的人不能打断他(就没有嵌套了);当多人同时想做事的时候,按照阶层编号的排序,排名靠前的先做事。阶层编号一样的人同时想做事,那么按照Vector Table硬件排序,排名靠前的先做。


  stm32中断嵌套实例

  ARM公司的Cortex-m3 内核,支持256个中断,其中包含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。在ST公司的STM32单片机中最多有84个中断,包括16个内核中断(这16个内部中断是任何半导体商也改不了的),和68个可屏蔽中断,具有16级可编程的中断优先级。但是在STM32F103系列中只有60个可屏蔽中断,(107系列有68个)。

  针对这60个可屏蔽中断,重点掌握它的一个中断优先级寄存器组IPR,全称Interrupt Priority Registers。这个寄存器组包含15个32位的寄存器,一个可屏蔽中断占用8bit,那么一个寄存器可以控制4个可屏蔽中断,一共15*4=60。然而在这占用的8bit中又只使用了高4bit,这高4bit的分配才是STM32F103系列单片机中断嵌套的设置所在。STM32F103系列的中断嵌套分为5个组,分别是0、1、2、3、4 这5个组,下面是5个组与中断嵌套的对应关系。

  stm32中断嵌套实例分析

  对于抢占优先级和响应优先级,只需记住两点,第一、抢占任何优先级比都比所有响应优先级优先级高。只有抢占优先级更高的具有中断嵌套功能。(即打断其他正在执行的中断)。第二、数字越小优先级越高 ,抢占优先级和响应优先级都一样时,首先响应中断通道对应中断向量地址低的那个中断。

  下面对0组和1组的情况做一个分析。

  0组对应是0位抢占优先级,4位响应优先级,那么无抢占优先级,响应优先级可设置为0到15级(2的4次方种)中的任意一种。

  1组对应是1位抢占优先级,3位响应优先级,那么抢占优先级只可设置为0级或者1级中的任意一种(2的1次方种),响应优先级可设置为0到7级(2的3次方种)中的任意一种。

  上电复位时,中断配置为4组,并且60个外部中断都是抢占优先级为0级,无响应优先级。

  总结一下:

  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。

  所以可以看出判断两个中断的优先级时先看抢占优先级的高低,如果相同再看响应优先级的高低。如果全都相同最后看中断通道向量地址。

  一般来说在使用过程中,一个系统使用一个组别就完全可以满足需要。所以在使用一个组别后一般不要在系统中再改动组别,骨灰级玩家可以去试试(小心芯片烧了)。

  外部中断:

  STM32F103的外部中断EXTI支持19个外部中断/事件请求。每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置。

  0到15线:对应外部I/O口输入中断

  线16:接到PVD输出

  线17:接到RCT闹钟事件

  线18:接到USB唤醒事件

  线16到线18我自己都没用过,主要对线0到15的I/O输入中断做一个总结,有个注意的地方是这0到15线的外部中断,其中0到4线,这5个外部中断都有自己单独的中断响应函数。5到9线公用一个中断服务函数,10到15线公用一个中断服务函数。

  外部中断配置寄存器组EXTICR包含4个32位的寄存器,分别是EXTICR0、EXTICR1、EXTICR2、EXTICR3、但每一个寄存器只用了低16位,每4位控制一个I/O口,一个寄存器控制4个I/O口,EXTICR寄存器组控制16个I/O口,刚好一个GPIO的I/O口数。下面以 EXTICR0为例,用一个表格表示:

  stm32中断嵌套实例分析

  比如配置GPIOA.0就是将EXTICR0的低4位配置成0000,若配置GPIOB.1就是配置EXTICR0的4到7位,为0001。

  这里有一个问题,如果要配置GPIOA.0和GPIOB.0,会引起冲突,不知道是不是分时配置解决的。我用的固体库的方式,不需要考虑这些,呵呵。注意使用固件库时中断复位函数是写在stm32f10x_it.c这个文件里的。

  下面结合外部中断附上固件库版本的程序:

  主函数里:

  void NVIC_Configuration(void)

  {

  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitSructure;

  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置为优先级组2

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; //定义外部中断线13中断通道

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占优先级0

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //响应优先级0

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能指定通道

  NVIC_Init(&NVIC_InitSructure);

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; //定义外部中断线15中断通道

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能指定通道

  NVIC_Init(&NVIC_InitSructure);

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; //定义外部中断线0中断通道

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

  NVIC_InitSructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能指定通道

  NVIC_Init(&NVIC_InitSructure);

  }

  void EXTI_Configuration(void)

  {

  EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; //初始化结构

  GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource13); //指明当前哪个引脚为外部中断触发引脚

  GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource15);

  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line13); //清除中断标志位 EXTI_Line13对应相应的中断线13

  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line15);

  EXTI_InitStructure.EXTI_Mode =EXTI_Mode_Interrupt; //选择中断模式请求

  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //下降沿触发

  EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line13|EXTI_Line15; // 选择待使能的外部中断线

  EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 定义选中线的新状态 使能

  EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //把EXIT_InitStructure中的每一个参数按缺省值填入

  GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0); //指明当前哪个引脚为外部中断触发引脚

  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);

  EXTI_InitStructure.EXTI_Mode =EXTI_Mode_Interrupt; //选择中断模式请求

  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //上升沿触发

  EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 选择待使能的外部中断线

  EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 定义选中线的新状态 使能

  EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //把EXIT_InitStructure中的每一个参数按缺省值填入

  }

  stm32f10x_it.c这个文件里

  void EXTI15_10_IRQHandler(void)

  {

  if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line13)!=RESET)

  { GPIO_WriteBit( GPIOA,GPIO_Pin_8,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8))); //LED0翻转

  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line13);

  }

  if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line15)!=RESET)

  { GPIO_WriteBit( GPIOD,GPIO_Pin_2,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_2))); //LED0翻转

  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line15);

  }

  }

  void EXTI0_IRQHandler(void)

  {

  if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)!=RESET)

  { GPIO_WriteBit( GPIOA,GPIO_Pin_8,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8))); //LED0翻转

  GPIO_WriteBit( GPIOD,GPIO_Pin_2,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_2))); //LED0翻转

  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);

  }

  }


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