STM32 NVIC讲解及标准库应用(基础篇)

简介:

        NVIC是指STM32中的中断控制器(Nested Vectored Interrupt Controller)。中断是STM32中的重要机制,通过中断可以实现异步事件处理。NVIC提供了灵活、高效、可扩展的中断处理机制,支持多级优先级、多向中断、嵌套向量中断等特性,是STM32中的重要组件。

        当STM32在程序运行过程中触发中断条件时,STM32会暂停当前正在运行的程序,转头去处理中断程序,处理完后又会返回原先暂停的地方继续运行主程序。这样,STM32的中断就会产生以下中断处理流程:

        中断处理分为三个阶段:中断响应、中断处理、中断返回。

  • 中断响应:当中断事件发生时,STM32首先会对中断请求进行检测。如果检测到中断请求,CPU会暂停当前进程的执行,将控制权交给中断处理程序。
  • 中断处理:中断处理程序是一段特殊的代码,负责处理中断事件。中断处理程序必须尽可能快地执行完成,以便尽快恢复原来的执行状态。
  • 中断返回:当中断处理程序执行完成时,CPU会返回到原来的执行状态,继续执行之前中断事件发生时的程序。

  • NVIC的组成

    NVIC由以下几个部分组成:

    (1)中断优先级和控制器

    NVIC支持多级优先级,可以配置不同的优先级和互斥优先级组。中断控制器负责中断的挂起、解挂和优先级管理。NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位(0~15)决定,这4位可以进行切分,分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级。抢占优先级高的可以中断嵌套,响应优先级高的可以优先排队,抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队。

    (2)向量表

    向量表是一张中断服务程序的地址表,存储了每个中断源对应的中断处理程序的入口地址。

    (3)系统控制寄存器

    系统控制寄存器提供了对NVIC中断控制器的配置和控制。

    (4)特殊功能寄存器

    特殊功能寄存器是NVIC中断控制器对外暴露的寄存器,用于实现对中断处理的控制,包括中断使能、中断标志、中断状态等。


    NVIC的应用

    NVIC提供了丰富的接口和功能,包括以下几个方面的应用:

    (1)中断优先级设置

    NVIC支持标准中断优先级和子优先级,可以设置不同的优先级级别。用户可以根据不同的需求对中断优先级进行设置,以实现对中断的响应和处理。

    (2)中断嵌套处理

    NVIC支持多重中断,可以在一个中断处理程序中处理多个中断事件,提高中断响应效率。同时,中断嵌套处理还可以实现对不同优先级的中断事件的处理。

    (3)CPU低功耗模式

    当CPU处于低功耗模式时,NVIC提供了挂起和解挂中断的机制,可以根据不同需求设置相应的中断使能和关闭。

    (4)中断标志复位

    NVIC提供了中断标志复位功能,可以清除某个中断事件的标志位。这是在中断处理过后需要清除标志位的情况下尤为重要。

    (5)DMA中断

    NVIC支持DMA中断,在DMA传输过程中可以监控传输状态,及时响应传输完成事件。


    总结

    NVIC是STM32中的重要组件,提供了丰富的中断处理接口和功能,通过合理设置中断优先级、嵌套处理、低功耗模式等机制,可以实现高效、灵活的中断处理。理解和掌握NVIC的功能和使用方式,对于STM32开发者来说是非常重要的。

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