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stm32 嵌套向量中断控制器NVIC

时间:11-13 来源:互联网 点击:

这两日被些许琐事所牵,身心俱累,本无心记录,但回想前几天的点滴收获,无录甚是可惜,于是身倚椅,旁敲键盘记之,唯慰藉自己及共享同道仁友。废言不再多,就此入题。

NVIC,中文名嵌套中断向量控制器,是Cortex-M3系列控制器内部独有集成单元,与CPU结合紧密,降低中断延迟时间并且能更加高效处理后续中断。举个例子,比如火车站买票,那些火车站的规章制度就是NVIC,规定学生和军人有比一般人更高优先级,它们则给你单独安排个窗口,同学与同学之间也有区别,那就是你也得排队,也就是你的组别(抢断优先级)和你的排队序号(响应优先级)决定你何时能买到票。

抢断优先级,顾名思义,能再别人中断是抢占别人中断,实现中断嵌套。响应优先级则只能排队,不能抢在前面插别人的对,即不能嵌套。

STM32中指定优先级的寄存器为4位,其定义如下:

第0组:所有4位用于指定响应优先级
第1组:最高1位用于指定抢占式优先级,最低3位用于指定响应优先级
第2组:最高2位用于指定抢占式优先级,最低2位用于指定响应优先级
第3组:最高3位用于指定抢占式优先级,最低1位用于指定响应优先级
第4组:所有4位用于指定抢占式优先级

以上定义也称作中断优先级分组,相关内容在STM32固件库的misc.h文件中有详细定义。

基础了解了就可以对中断进行操作了。

第一步:使用void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)函数对优先级分组配置。NVIC_PriorityGroup可以配置为

NVIC_PriorityGroup_0 => 选择第0组
NVIC_PriorityGroup_1 => 选择第1组
NVIC_PriorityGroup_2 => 选择第2组
NVIC_PriorityGroup_3 => 选择第3组
NVIC_PriorityGroup_4 => 选择第4组

例如:NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0)配置为0组。

第二步:中断初始化结构体配置,结构体类型定义如下:

typedef struct

{

uint8_t NVIC_IRQChannel;

uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; //抢断优先级

uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; //响应优先级

FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;

} NVIC_InitTypeDef;

例如:STM32外部中断0配置如下

EXTI_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;

EXTI_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //抢占优先级别(0~1)

EXTI_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 7; //响应优先级别(0~7)

EXTI_NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

第三步:中断初始化结构体初始化操作如下

NVIC_Init(&EXTI_NVIC_InitStructure);

第四步:开关总中断操作。在STM32中是通过改变CPU优先级来允许和禁止中断的。

(1) 下面两个函数等效关闭总中断

void NVIC_SETPRIMASK(void);
void NVIC_SETFAULTMASK(void);

(2) 下面两个函数等效开放总中断

void NVIC_RESETPRIMASK(void);
void NVIC_RESETFAULTMASK(void);

(3) 常用操作是先关后开中断

NVIC_SETPRIMASK(); // Disable Interrupts
NVIC_RESETPRIMASK(); // Enable Interrupts

两种类型函数要成对使用。

STM32有43个channel的settable的中断源;AIRC(Application Interrupt and Reset Register)寄存器中有用于指定优先级的4 bits。这4个bits用于分配preemption优先级和sub优先级,在STM32的固件库中定义如下

#define NVIC_PriorityGroup_0 ((u32)0x700)
#define NVIC_PriorityGroup_1 ((u32)0x600)
#define NVIC_PriorityGroup_2 ((u32)0x500)
#define NVIC_PriorityGroup_3 ((u32)0x400)
#define NVIC_PriorityGroup_4 ((u32)0x300)

形象化的理解是:

你是上帝,
造了43个人,这么多人要分社会阶级和社会阶层了;
因为“阶级”的词性比较重;"阶层"比较中性,
所以preemption优先级->阶级;每个阶级内部,有一些阶层,sub优先级->阶层;

如果按照NVIC_PriorityGroup_4这么分,就分为了16个阶级(1个阶层就是1个preemption优先级),0个阶层;高阶级的人,可以打断低阶级的正在做事的人(嵌套),最多可以完成1个中断和15级嵌套。
每个阶级(每个preemption优先级),你来指定这43人中,谁进入该阶级;一个人叫EXTI0_IRQChannel,你指定他进入“阶级8”,则
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 8; // 指定抢占式优先级别1,可取0-15

另外,在同一阶级内部,一个人在做事的时候,另外一个人不能打断他;(preemption优先级别相同的中断源之间没有嵌套关系)
还有,如果他们两个同时想做事,因为没有阶层,那么就根据Vector table中的物理排序,让排名靠前的人去做;

又有1个人SPI1_IRQChannel,设定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = SPI1_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 指定抢占式优先级别1,可取0-15

SPI1_IRQChannel的阶级高,EXTI0_IRQChannel做事的时候可以打断(嵌套)。

如果按照NVIC_PriorityGroup_3这么分,就分为了8个阶级(1个阶级是1个preemption优先级),每个阶级内有2个阶层(sub优先级);高阶级的人,可以打断低阶级的正在做事的人(嵌套),最多可以完成1个中断和7级嵌套。

每个阶级(每个preemption优先级),你来指定这43人中,谁进入该阶级;一个人叫EXTI0_IRQChannel,你指定他进入“阶级3”,则:
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 指定抢占式优先级别1,可取0-7
还需要指定他的阶层:
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定响应优先级别0,可取0-1

另有1个人叫EXTI9_5_IRQChannel,他的阶级和阶层设定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 指定抢占式优先级别0,可取0-7
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定响应优先级别1

那么这两个人是同一阶级的兄弟,一个人在做事的时候,另外一个人不能打断他;(preemption优先级别相同的中断源之间没有嵌套关系)
如果他们两个同时想做事,因为前者的阶层高,所以前者优先。

还有一个人叫USART1_IRQChannel,他的阶级和阶层设定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; // 指定抢占式优先级别0,可取0-7
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定响应优先级别1

USART1_IRQChannel的优先级最高,当前面两个人做事的时候,他都可以打断(嵌套)。

以下的类推。

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