stm32中断NVIC与EXTI.docx
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stm32中断NVIC与EXTI
stm32中断（NVIC与EXTI）
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
①优先级的数值越小，则优先级越高。
②NVIC支持中断嵌套，使得高优先级异常会抢占低优先级异常。
③有3个系统异常：
复位、NMI（不可屏蔽中断）以及硬件失效（Hardfault），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（00011011）。
3.中断输入与悬起
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。
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：
①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。
②新请求在得到响应时，由硬件自动清零其悬起标志位。
③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。
④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
⑤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：
①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。
②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，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）
voidSysTick_CLKSourceConfig（uint32_tSysTick_CLKSource）;
SysTick_CLKSource
描述
SysTick_CLKSource_HCLK_Div8
SysTick时钟源为 AHB时钟除以8
SysTick_CLKSource_HCLK
SysTick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，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_HandlerPROC
/*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。
EXPORTReset_Handler[WEAK]
；从其他文件读入一个标号SystemInit
IMPORTSystemInit
；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
LDRR0,=SystemInit
BLXR0
；将main标号地址赋值给R0并跳转
LDRR0,=__main
BXR0
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。
三、NVIC库函数配置
NVIC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。
voidNVIC_Config（void）
{
NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;
/*配置中断通道为EXTI3,channel（通道）*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI3_IRQn;
/*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_InitStructure）;
}
注：
抢占优先级去从优先级的选择
NVIC_PriorityGroup
PreemptionPriority
SubPriority
描述
NVIC_PriorityGroup_0
0
0-15
抢占优先级0 位 从优先级4 位
NVIC_PriorityGroup_1
0-1
0-7
抢占优先级1 位 从优先级3 位
NVIC_PriorityGroup_2
0-3
0-3
抢占优先级2 位 从优先级2 位
NVIC_PriorityGroup_3
0-7
0-1
抢占优先级3 位 从优先级1 位
NVIC_PriorityGroup_4
0-15
0
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：
voidEXTI_Config（void）
{
EXTI_InitTypeDefEXTI_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_tRCC_APB2Periph,FunctionalStateNewState）;
GPIO_EXTILineConfig（GPIO_PortSourceGPIOD,GPIO_PinSource3）;
/*配置PD3管脚作为EXTI线，这句是gpio.h中的函数，参数为（uint8_tGPIO_PortSource（端口源），uint8_tGPIO_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；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。
①编写main函数：
#Include“stm32x.h”
voidGPIO_Config（void）;
voidNVIC_Config（void）;
voidEXTI_Config（void）；
Intmain（void）
{
GPIO_Config（）;
NVIC_Config（）;
EXTI_Config（）；
while
（1）;
{
}
}
②编写GPIO_Config（）
voidGPIO_Config（void）;
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_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_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init（GPIOC,&GPIO_InitStructure）;
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