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STM32中断优先级相关概念与使用笔记

时间:11-27 来源:互联网 点击:
一、基本概念
1.ARM cortex_m3内核支持256个中断(16个内核+240外部)和可编程256级中断优先级的设置,与其相关的中断控制和中断优先级控制寄存器(NVIC、SYSTICK等)也都属于cortex_m3内核的部分。STM32采用了cortex_m3内核,所以这部分仍旧保留使用,但STM32并没有使用cortex_m3内核全部的东西(如内存保护单元MPU等),因此它的NVIC是cortex_m3内核的NVIC的子集。
2.STM32目前支持的中断共为84个(16个内核+68个外部),和16级可编程中断优先级的设置(仅使用中断优先级设置8bit中的高4位,见后面解释)。《参考最新101xx-107xx STM32 Reference manual, RM0008》。
3.以下主要对“外部中断通道”进行说明。
对于cortex_m3内核所支持的240个外部中断,我在这里使用了“中断通道”这个概念,因为尽管每个中断对应一个外围设备,但该外围设备通常具备若干个可以引起中断的中断源或中断事件。而该设备的所有的中断都只能通过该指定的“中断通道”向内核申请中断。因此,下面关于中断优先级的概念都是针对“中断通道”的。当该中断通道的优先级确定后,也就确定了该外围设备的中断优先级,并且该设备所能产生的所有类型的中断,都享有相同的通道中断优先级。至于该设备本身产生的多个中断的执行顺序,则取决于用户的中断服务程序。
4. STM32可以支持的68个外部中断通道,已经固定的分配给相应的外部设备。每个中断通道都具备自己的中断优先级控制字节PRI_n(8位,但在STM32中只使用4位,高4位有效),每4个通道的8位中断优先级控制字(PRI_n)构成一个32位的优先级寄存器(Priority Register)。68个通道的优先级控制字至少构成17个32位的优先级寄存器,它们是NVIC寄存器中的一个重要部分。
5.对于这4bit的中断优先级控制位还必须分成2组看:从高位开始,前面是定义抢先式优先级的位,后面用于定义子优先级。4bit的分组组合可以有以下几种形式:
编 号
分配情况
7
0:4
无抢先式优先级,16个子优先级
6
1:3
2个抢先式优先级,8个子优先级
5
2:2
4个抢先式优先级,4个子优先级
4
3:1
8个抢先式优先级,2个子优先级
3/2/1/0
4:0
16个抢先式优先级,无子优先级
6.在一个系统中,通常只使用上面5种分配情况的一种,具体采用哪一种,需要在初始化时写入到一个32位寄存器AIRC(Application Interrupt and Reset Control Register)
的第[10:8]这3个位中。这3个bit位有专门的称呼:PRIGROUP(具体写操作后面介绍)。比如你将0x05(即上表中的编号)写到AIRC的[10:8]中,那么也就规定了你的系统中只有4个抢先式优先级,相同的抢先式优先级下还可以有4个不同级别的子优先级。
7.AIRC中PRIGROUP的值规定了设置和确定每个外部中断通道优先级的格式。例如,在上面将0x05写入了AIRC中PRIGROUP,也就规定了当前系统中只能有4个抢先式优先级,相同的抢先式优先级下还可以有4个不同级别的子优先级,他们分别为:
位[7:6]
位[5:4]
位[3:0]
00
0号抢先优先级
00
0号子优先级
无效
01
1号抢先优先级
01
1号子优先级
无效
10
2号抢先优先级
10
2号子优先级
无效
11
3号抢先优先级
11
3号子优先级
无效
8.如果在你的系统中使用了TIME2(中断通道28)和EXTI0(中断通道6)两个中断,而TIME2中断必须优先响应,而且当系统在执行EXIT0中断服务时也必须打断(抢先、嵌套),就必须设置TIME2的抢先优先级比EXTI0的抢先优先级要高(数目小)。假定EXTI0为2号抢先优先级,那么TIME2就必须设置成0或1号抢先优先级。这些工作需要在AIRC中的PRIGROUP设置完成,确定了整个系统所具有的优先级个数后,再分别对每个中断通道(设备)进行设置。
9.具体优先级的确定和嵌套规则。ARM cortex_m3(STM32)规定
a/ 只能高抢先优先级的中断可以打断低抢先优先级的中断服务,构成中断嵌套。
b/ 当2(n)个相同抢先优先级的中断出现,它们之间不能构成中断嵌套,但STM32首先响应子优先级高的中断。
c/ 当2(n)个相同抢先优先级和相同子优先级的中断出现,STM32首先响应中断通道所对应的中断向量地址低的那个中断(见ROM0008,表52)。
具体一点:
0号抢先优先级的中断,可以打断任何中断抢先优先级为非0号的中断;1号抢先优先级的中断,可以打断任何中断抢先优先级为2、3、4号的中断;……;构成中断嵌套。
如果两个中断的抢先优先级相同,谁先出现,就先响应谁,不构成嵌套。如果一起出现(或挂在那里等待),就看它们2个谁的子优先级高了,如果子优先级也相同,就看它们的中断向量位置了。
10.上电Reset后,寄存器AIRC中PRIGROUP[10:8]的值为0(编号0),因此此时系统使用16个抢先优先级,无子优先级。另外由于所有外部中断通道的优先级控制字PRI_n也都是0,所以根据上面的定义可以得出,此时68个外部中断通道的抢先优先级都是0号,没有子优先级的区分。故此时不会发生任何的中断嵌套行为,谁也不能打断当前正在执行的中断服务。当多个中断出现后,则看它们的中断向量地址:地址越低,中断级别越高,STM32优先响应。
注意:此时内部中断的抢先优先级也都是0号,由于它们的中断向量地址比外部中断向量地址都低,所以它们的优先级比外部中断通道高,但如果此时正在执行一个外部中断服务,它们也必须排队等待,只是可以插队,当正在执行的中断完成后,它们可以优先得到执行。
了解以上基本概念还是不够的,还要了解具体中断的控制有那些途径,中断服务程序如何正确的编写。下面的描述主要以TIME2通道为例。
二、中断控制
1.对于STM32讲,外部中断通道位置28(35号优先级)是给外部设备TIME2的,但TIME2本身能够引起中断的中断源或事件有好多个,比如更新事件(上溢/下溢)、输入捕获、输出匹配、DMA申请等。所有TIME2的中断事件都是通过一个TIME2的中断通道向STM32内核提出中断申请,那么STM32中如何处理和控制TIME2和它众多的、不同的、中断申请呢?
(题外话:STM32中的一个通用

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