Stm32中的NVIC

总结stm32异常与中断

谁在管理这stm32中的中断

NVIC（内嵌中断向量管理器），它管理着stm32中的所有中断。控制着整个芯片的功能，其实内核上的一个外设。但是各个芯片厂商在设计自己的芯片的时候会对Cortex内核中的NVIC进行裁减，所以一般来说我们使用的芯片中的NVIC都是源内核NVIC的子集。

我们知道，在 Stm32 中还有一个中断管理外设——EXIT，所以它们之间的关系是：

NVIC 管理着 Stm32 中所有的中断，包括系统异常和外设中断；
EXIT 管理着 Stm32 芯片的外部中断，包括 GPIO、USB、I2C、SPI、USART、ADC、TIM、WWDG、RTC、SDIO、LCD、CAN、EXTI、DMA、TSC、IWDG、FSMC、HASH、CRYP、PWR、DAC、CEC 等。

所以 EXIT 实际上是 NVIC 的下属。

NVIC 寄存器介绍

优先级的定义

下图是stm32f10x的优先级分配寄存器的位。stm32使用了4bit进行分配优先级。

stm32中的系统异常和中断都定义在文件stm32f10x.h的IRQn_Type枚举中。

其中系统异常有8个（如果把Reset和HardFault也算上的话就是10个）

中断数是60个。

stm32中中断的特点：

stm32中的中断和异常没有区别，只是系统的中断称之为异常，外设的中断称之为中断

中断悬起：当一个中断无法被马上反应的话，称之为中断悬起

数字越小优先级越高

有 3 个系统异常：复位，NMI 以及硬 fault，它们有固定的优先级，并且它们的优先级号是负数，从而高于所有其它异常。所有其它异常的优先级则都是可编程的，但不能被编程为负数。

优先级的分类：在stm32中，优先级包含了主优先级、子优先级。
stm32中判断一个中断的优先级的顺序是：主优先级->子优先级->硬件中断编号（这个就是在stmf10x.h文件中的IRQn_Type的编号。

---

优先级的分组

抢占优先级：抢占优先级相同时，才会比较响应优先级
响应优先级：抢占优先级相等时，才会比较相应优先级
自然优先级：中断向量表中的优先级，如果抢占优先级和相应优先级都是一样的话就看自然优先级。

优先级数字越小表示这个优先级越高

抢占优先级就是主优先级

在stm32中，优先级一共有5个优先级分组：

也就是说如果配置为分组0，则相当于没有主优先级。只有子优先级，优先级的所有位都表示为子优先级。

例如，当优先级寄存器中的前四bit是，1011时，设置优先级分组为2。所以这时，主优先级为0b10，而子优先级为0b11。高位表示的是主优先级，低位表示的是子优先级。

注意：如果优先级分组为0，则抢占优先级就不存在，优先级就全部由子优先级控制，所以如果优先级为4，则子优先级就不存在。

由优先级的分组可以知道，如果分组号越小，则主优先级数目越少。实际上就是降低了其优先级。

内核外设的优先级如何和片上外设的优先级比较

由于我们知道看，内核外设是没有主优先级和子优先级的区别的。那么如何比较内核外设和片上外设的优先级：

在STM32F103中， 只有位7:4这高四位有效，低四位没有用到，所以内核外设的中断优先级可编程为：0~15，只有16个可编程优先级，数值越小，优先级越高。

不同于片上外设具有的抢占优先级和子优先级，内核外设只有一个优先级，但是优先级的分组是对于所有的外设都有效的。例如：

SysTick设置优先级组为组1，所以优先级中，有一位用来表示抢占优先级，有三位用来表示子优先级。

抢占优先级和子优先级对于中断的关系

1. 高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，高子优先级不可以打断低子优先级的中断。

3. 抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个子优先级高，就先执行。

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；

---

NVIC的控制函数

中断编程

中断编程的步骤

1. 开启外设的中断
2. 定义NVIC_InitTypeDef结构体，初始化NVIC配置
3. 编写中断服务函数

NVIC_InitTypeDef结构体解释

NVIC_InitTypeDef该结构体定义在misc.h文件中,具体的成员如下：

typedef struct {
    uint8_t NVIC_IRQChannel;                    // 中断源
    uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;  // 抢占优先级
    uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;         // 子优先级
    FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;         // 中断使能或者失能
} NVIC_InitTypeDef;

NVIC_IRQChannel：配置中断源，这个源就是在stmf10x.h文件中的IRQn_Type

NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：具体由优先级的分组决定

NVIC_IRQChannelSubPriority：具体由优先级的分组决定

NVIC_IRQChannelCmd：开启中断或者是关闭中断

编写中断服务函数

在启动文件startup_stm32f10x_hd.s中我们预先为每个中断都写了一个中断服务函数，只是这些中断函数都是为空，为的只是初始化中断向量表。 实际的中断服务函数都需要我们重新编写，为了方便管理我们把中断服务函数统一写在stm32f10x_it.c这个库文件中。

关于中断服务函数的函数名必须跟启动文件里面预先设置的一样，如果写错，系统就在中断向量表中找不到中断服务函数的入口， 直接跳转到启动文件里面预先写好的空函数，并且在里面无限循环，实现不了中断。

HAL库函数的使用

需要注意，如果使用 STM32CubeMX 或者 HAL库函数，则优先级的分组已经分好了，并且在整个工程中只需要一个json文件配置优先级即可。也就是说我们不需要动这个东西。

特别注意：使用 NVIC 的时候是不需要设置时钟的。

参考资料

《CM3权威指南（中文本）》

野火stm32教程