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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)
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。
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
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!
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[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[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[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[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[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[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。
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:
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
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:
好了,关于NVIC中断我们暂时只讲这些,希望对大家有帮助!