STM32中斷及NVIC概述

         參考資料《STM32F4xx 中文參考手冊》第十章-中斷和事件、《 ARM Cortex™-M4F 技術參考手冊》-4.3 章節：NVIC 和 4.4章節：SCB—4.4.5的 AIRCR。

           對51單片機有一定了解的都知道51單片機有5箇中斷源，2個優先級，而STM32的中斷非常強大，每個外設都可以產生中

斷，F429在內核水平上搭載了一個異常響應系統， 支持爲數衆多的系統異常和外部中斷。其中系統異常有 10 個，外部中斷有

91個。除了個別異常的優先級是固定的外，其它異常的優先級都是可編程設置的。有關具體的系統異常和外部中斷可在標準庫文

件 stm32f4xx.h這個頭文件查詢到，在 IRQn_Type 這個結構體裏面包含了 F4系列全部的異常聲明。

下表即爲STM32F42系列的中斷向量表（瞭解即可）

灰色部分即爲內核的系統異常，灰色以外的其他部分即爲片上所有外設可以產生的中斷。priority值越小，優先級越高。

NVIC(Nested Vectored interrupt  controller)嵌套向量中斷控制器，控制着整個芯片中斷相關的功能，通過對NVIC寄存器進行配

置可以實現對內核和片上外設的中斷的控制。但是各個芯片廠商在設計芯片的時候會對 Cortex-M4內核裏面的 NVIC進行裁剪，

把不需要的部分去掉，所以說 STM32的 NVIC 是 Cortex-M4的 NVIC 的一個子集，只是用到了NVIC的一部分功能，其餘的保留

以後備用。

 NVIC 結構體定義，來自固件庫頭文件：core_cm4.h

typedef struct {
   __IO uint32_t ISER[8]; // 中斷使能寄存器
   uint32_t RESERVED0[24];
   __IO uint32_t ICER[8]; // 中斷清除寄存器
   uint32_t RSERVED1[24];
   __IO uint32_t ISPR[8]; // 中斷使能懸起寄存器
   uint32_t RESERVED2[24];
   __IO uint32_t ICPR[8]; // 中斷清除懸起寄存器
   uint32_t RESERVED3[24];
   __IO uint32_t IABR[8]; // 中斷有效位寄存器
   uint32_t RESERVED4[56];
   __IO uint8_t IP[240]; // 中斷優先級寄存器(8Bit wide)
   uint32_t RESERVED5[644];
   __O uint32_t STIR; // 軟件觸發中斷寄存器
 } NVIC_Type;

 掛起：當置位中斷掛起寄存器的時候，相應的中斷將會被掛起，這是這個中斷將不會立即執行，而是等待可執行的時候再執行；

比如高低級別的中斷同時產生，就先掛起低級別的中斷，等高級別的中斷執行完畢，解除並執行低級中斷

在配置中斷的時候我們一般只用 ISER、ICER 和 IP 這三個寄存器，ISER用來使能中斷，ICER用來失能中斷，IP 用來設置中斷

優先級。

優先級定義

在 NVIC 有一個專門的寄存器：中斷優先級寄存器 NVIC_IPRx（在 F429 中，x=0...90）用來配置外部中斷的優先級，IPR寬度爲

8bit，原則上每個外部中斷可配置的優先級爲0~255，數值越小，優先級越高。但是絕大多數 CM4芯片都會精簡設計，以致實際

上支持的優先級數減少，在 F429中，只使用了高 4bit，如下所示：

用於表達優先級的這 4bit，又被分組成搶佔優先級和子優先級。如果有多箇中斷同時響應，搶佔優先級高的就會 搶佔 搶佔優先

級低的優先得到執行，如果搶佔優先級相同，就比較子優先級。如果搶佔優先級和子優先級都相同的話，就比較他們的硬件中斷

編號(position)，編號越小，優先級越高。

優先級的分組由內核外設 SCB的應用程序中斷及復位控制寄存器 AIRCR的PRIGROUP[10:8]位決定，F429分爲了 5組，具體如

下：主優先級=搶佔優先級，x代表主優先級位數，y代表子優先級位數。

設置優先級分組可調用庫函數 NVIC_PriorityGroupConfig() 實現，有關 NVIC 中斷相關的庫函數都在庫文件 misc.c 和 misc.h

中。

中斷優先級分組庫函數

/**
* 配置中斷優先級分組：搶佔優先級和子優先級
* 形參如下：
* @arg NVIC_PriorityGroup_0: 0bit for 搶佔優先級
*                            4 bits for 子優先級
* @arg NVIC_PriorityGroup_1: 1 bit for 搶佔優先級
*                            3 bits for 子優先級
* @arg NVIC_PriorityGroup_2: 2 bit for 搶佔優先級
*                            2 bits for 子優先級
* @arg NVIC_PriorityGroup_3: 3 bit for 搶佔優先級
*                            1 bits for 子優先級
* @arg NVIC_PriorityGroup_4: 4 bit for 搶佔優先級
*                            0 bits for 子優先級
* @注意 如果優先級分組爲 0，則搶佔優先級就不存在，優先級就全部由子優先級控制
*/
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
 // 設置優先級分組
 SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
 }

優先級分組真值表

中斷編程

在配置每個中斷的時候一般有 3個編程要點：

1、使能外設某個中斷，這個具體由每個外設的相關中斷使能位控制。比如串口有發送完成中斷，接收完成中斷，這兩個中斷都

由串口控制寄存器的相關中斷使能位控制。

2、初始化 NVIC_InitTypeDef結構體，配置中斷優先級分組，設置搶佔優先級和子優先級，使能中斷請求。

NVIC 初始化結構體

typedef struct
 {
  uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中斷源
  uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; // 搶佔優先級
  uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子優先級
  FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中斷使能或者失能
 } NVIC_InitTypeDef;

1）NVIC_IROChannel：用來設置中斷源，不同的中斷中斷源不一樣，且不可寫錯，即使寫錯了程序不會報錯，只會導致不想要

中斷。具體的成員配置可參考 stm32f4xx.h頭文件裏面的 IRQn_Type 結構體定義，這個結構體包含了所有的中斷源。

2）NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：搶佔優先級，具體的值要根據優先級分組來確定，具體參考表格 優先級分組真值表

3）NVIC_IRQChannelSubPriority：子優先級，具體的值要根據優先級分組來確定，具體參考表格優先級分組真值表 。

4）NVIC_IRQChannelCmd：中斷使能（ENABLE）或者失能（DISABLE）。操作的是 NVIC_ISER 和 NVIC_ICER 這兩個寄存

器。

3、編寫中斷服務函數

在啓動文件 startup_stm32f429_439xx.s 中我們預先爲每個中斷都寫了一箇中斷服務函數，只是這些中斷函數都是爲空，爲的只

是初始化中斷向量表。實際的中斷服務函數都需要我們重新編寫，中斷服務函數我們統一寫在 stm32f4xx_it.c這個庫文件中。關

於中斷服務函數的函數名必須跟啓動文件裏面預先設置的一樣，如果寫錯，系統就在中斷向量表中找不到中斷服務函數的入口直

接跳轉到啓動文件裏面預先寫好的空函數，並且在裏面無限循環，實現不了中斷。