中断NVIC与EXTI

1、一、本章大纲一、嵌套向量中断控制器NVIC CM3内核搭载了一个异常响应系统，通过NVIC（嵌套向量中断控制器）来管理和配置。NVIC是一个总的控制器，相当于51的IE，不论是来自CM3内部的异常还是来自外设的中断，都进入该控制器进行处理和逻辑控制。并且NVIC还通过优先级系统，来控制中断的嵌套。1. 中断优先级优先级的数值越小，则优先级越高。NVIC支持中断嵌套，使得高优先级异常会抢占低优先级异常。 有3个系统异常：复位、NMI（不可屏蔽中断）以及硬件失效（Hard fault），它们有固定的优先级，并且它们的优先级号是负数，从而高于所有其他异常。原则上，NVIC支持3个固定的高优先级和多达

2、256级的可设置优先级，用一个字节的8个比特位来表示。STM32F107采用最高有效位对齐，在设计时裁掉表达优先级的4个低端有效位，所以只支持16级优先级。 2. 抢占优先级与从优先级NVIC中有一个寄存器是“应用程序中断及复位控制寄存器”，它里面有一个位段名为“优先级组”。它把优先级分为2个位段：MSB所在的位段对应抢占优先级，抢占优先级决定了抢占行为。LSB所在的位段对应从优先级，从优先级则处理“内务”。 在STM32F107中，只使用4个位来表达优先级（7:4），如果抢占优先级组从比特5处分，则得到4级抢占优先级，且在每个抢占优先级的内部有4个从优先级（00 01 10 11）。3. 中

3、断输入与悬起 当中断输入脚被置为有效后，该中断就被“悬起”。所谓“悬起”，也就是等待、就绪的意思。即使后来中断源撤消了中断请求，已经被标记成悬起的中断也被记录下来。 当某中断的服务程序开始执行时，就称此中断进入了“活跃”状态，并且其悬起位会被硬件自动清除。在一个中断活跃后，直到其服务例程执行完毕，并且返回后，才能对该中断的新请求予以响应。当NVIC响应一个中断时，会自动完成以下三项工作，以便安全、准确地跳转到相应的中断服务程序： 入栈：把8个寄存器的值压入栈。 当响应中断时，如果当前的代码正在使用PSP，则压入PSP（进程堆栈），否则就压入MSP（主堆栈）。一旦进入了服务例程，就一直使用主堆栈

4、。在自动入栈的过程中，将寄存器写入堆栈的顺序与时间顺序无关，CM3会保证正确的寄存器被保存到正确的位置。取向量：当数据总线（系统总线）进行入栈操作时，指令总线（I-Code总线）正在从向量表中找出正确的中断向量与对应的服务程序入口地址。 更新寄存器。注意： 如果在某个中断得到响应之前，其悬起状态被清除了，则中断被取消。 新请求在得到响应时，由硬件自动清零其悬起标志位。 如果中断源咬住请求信号不放，该中断就会在其上次服务例程返回后再次被置为悬起状态。 如果某个中断在得到响应之前，其请求信号以若干的脉冲的方式呈现，则被视为只有一次中断请求 如果在服务例程执行时，中断请求释放了，但是在服务例程返回前

5、又重新被置为有效，则NVIC会记住此动作，重新悬起该中断。 4. 中断返回当中断完成，返回主程序时，NVIC自动完成以下两步： 出栈：先前压入栈中的寄存器在这里恢复。内部的出栈顺序与入栈时的相对应，堆栈指针的值也改回先前的值。 更新NVIC 寄存器：伴随着中断的返回，它的活动位也被硬件清除。对于外部中断，倘若中断输入再次被置为有效，则悬起位也将再次置位，新一次的中断响应序列也会再次开始。5. CM3异常和中断系统-SYSTICK定时器 SysTick定时器被捆绑在NVIC中，用于产生SysTick异常（异常号15）。它又叫滴答中断，它的作用是规定不同任务执行时间，防止一个任务一直霸占系统。此外

6、，还有操作系统提供的各种定时功能，都与滴答中断有关。在STM32F107中，系统嘀嗒校准值固定为9000，当系统嘀嗒时钟设定为9MHz（HCLK/8的最大值）时产生1ms 时间基准。 对于SysTick，库函数文件misc.c中也有一个函数可以对其时钟源进行配置，该函数的原型为：SysTick_CLKSourceConfig( ) /*source（源头）；config（配置）void SysTick_CLKSourceConfig(uint32_t SysTick_CLKSource);SysTick_CLKSource描述SysTick_CLKSource_HCLK_Div8SysTick

7、时钟源为AHB时钟除以8SysTick_CLKSource_HCLKSysTick时钟源为AHB时钟6. 中断向量当发生了异常或中断，并且要响应它时，CM3 需要定位其服务程序的入口地址。通过入口地址找到相应的中断服务程序。这些入口地址存储在“（异常）向量表”中。 缺省情况下，CM3 认为（异常）向量表位于零地址处，且各向量占用 4 字节。STM32F107的异常响应系统是CM3的裁剪和细化 。在STM32F107中，这种映射关系具体体现在启动代码startup_stm32f10x_cl.s文件中。该文件已经对这些向量表等进行了映射和配置，并指定了中断服务程序的名称，出于标准化和固件库的要求，

8、一般不建议进行修改。该文件由汇编写成。【代码4- 2】 startup_stm32f10x_cl.s/*复位异常服务函数，函数名为Reset_Handler。PROC表示：定义子程序。与ENDP相对应。Reset_Handler PROC/*输出一个标号，供全局使用。WEAK表示如果其他文件同样定义了该标号，则不使用WEAK定义的本标号。 EXPORT Reset_Handler WEAK；从其他文件读入一个标号SystemInit IMPORT SystemInit；从其他文件读入一个标号main IMPORT _main将SystemInit标号地址赋值给R0并跳转 LDR R0, =Sy

9、stemInit BLX R0；将main标号地址赋值给R0并跳转 LDR R0, =_main BX R0 ENDP 二、外部中断/事件控制器EXTI与NVIC不同，外部中断/事件控制器EXTI是STM32F107的一个外设，不属于CM3内核的范畴，主要用于配置GPIO的外部中断线。对于一般中断来说，还需要配合NVIC设置其优先级才能真正的正常工作。主要特性为：EXTI由20个产生事件/中断请求的边沿检测器组成。每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽。 每个中断线都有专用的状态位。 支持多达20个软件的中断/ 事件请求。 检测脉冲宽度低于APB2时钟宽度的外部信号。 3、 NVIC库函数配置NV

10、IC涉及的库函数存放在misc.c文件中，并非类似stm32f10x_gpio.c的命名，这是因为NVIC属于CM3内核部件，遵从CMSIS接口协议。就其库函数来看，NVIC主要是设置中断的优先级，以达到控制其运行先后及嵌套等功能。 下面以实例来介绍：配置EXTI3中断的抢占优先级为0x07，从优先级为0x07，并使能该中断。 void NVIC_Config (void)NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;/*配置中断通道为EXTI3,channel（通道）*/ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn

11、; /* 在NVIC_InitStructure中配置中断抢占优先级为3 ，preemption抢先占有，priority 优先权*/ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x07; /* 在NVIC_InitStructure中配置中断从优先级为1 ，sub 潜水艇，地铁，替补队员*/NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_Ini

12、tStructure);注：抢占优先级去从优先级的选择NVIC_PriorityGroupPreemptionPrioritySubPriority描述NVIC_PriorityGroup_000-15抢占优先级0位从优先级4位NVIC_PriorityGroup_10-10-7抢占优先级1位从优先级3位NVIC_PriorityGroup_20-30-3抢占优先级2位从优先级2位NVIC_PriorityGroup_30-70-1抢占优先级3位从优先级1位NVIC_PriorityGroup_40-150抢占优先级4位从优先级0位下面以介绍如何编写EXTI函数来介绍EXTI：void EXT

13、I_Config(void) EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; /*定义结构体 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); /*配置GPIO线上的外部中断，必须先使能AFIO时钟。这句是rcc.h中的一句函数:RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD, GPIO_PinSource3); /*配置PD3管脚

14、作为EXTI线，这句是gpio.h中的函数，参数为(uint8_t GPIO_PortSource（端口源），uint8_t GPIO_PinSource（引脚源）);EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3;EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; /*中断模式：Interrupt 中断模式； Event 事件模式EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; /*触发方式：Falling下降沿触发；Rising 上升沿触发；

15、Rising_Falling 边沿触发EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; /*指定中断状态：ENABLE 使能，DISABLE 关闭EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);下面以实际例子来介绍如何编写中断程序将PD3管脚接一个按键，作为外部中断线3的输入源，每次按下该按键产生一个中断，在中断服务函数中驱动PC9管脚控制LED4灯翻转输出状态。编写main函数：#Include “stm32x.h”void GPIO_Config(void);void NVIC_Config(void);void EXTI_Config(vo

16、id)；Int main(void) GPIO_Config(); NVIC_Config();EXTI_Config()；while(1); 编写GPIO_Config()void GPIO_Config(void);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); /* 配置PC9管脚作为推挽输出 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructu

17、re.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);/* 配置PD3作为浮空输入，为外部中断做准备 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_ModeG;_IN_FLOATINGPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);注：GPIO_Mode描述GPIO_Mode_AIN设置管脚工作模式为模拟输入GPIO_Mode_IN_FLOATING设置管脚工作模式为浮空输入GPIO_Mode_IPD设置管脚工作模式为输入下拉GPIO_Mode_IPU设置管脚工作模式为输入上拉GPIO_Mode_Out_OD设置管脚工作模式为开漏输出GPIO_Mode_Out_PP设置管脚工作模式为推挽输出GPIO_Mode_AF_OD设置管脚工作模式为复用的开漏GPIO_Mode_AF_PP设置管脚工作模式为复用的推挽配置NVIC配置EXTI中断函数的编