代码收藏家技术教程 6天前

STM32中断系统详解

教程

视频

博主视频

中断

中断是计算机和嵌入式系统中的一种重要机制，它允许处理器暂停当前正在执行的程序，转而去处理更紧急的事件，处理完成后返回原程序继续执行。

定义：
中断是处理器对外部或内部事件的即时响应机制
类似于生活中的"紧急电话"——正常工作时被更重要的事情打断
核心特点：
异步性：中断请求的发生不可预测
自动保存现场：处理器自动保存被中断程序的上下文
可返回：中断处理完成后能恢复原程序执行

STM32中断有68个可屏蔽中断通道(中断源)，包含EXTI、TIM、ADC，USART、SPI、I2C、RTC等多个外设。

使用NVIC统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级。

STM32中断分类

内核中断+外设中断。

EXTI

EXTI (External Interrupt/Event Controller) 是 STM32 中用于管理外部中断和事件的重要外设。

是STM32的中断中的一种。

EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序

上升沿：低电平变为高电平瞬间触发中断；

下降沿：高电平变为低电平瞬间触发中断；

双边沿：高电平变为低电平或者低电平变为高电平都可以触发中断；

软件触发：引脚无变化，通过程序执行触发。

EXTI总体框架

EXTI的通道

EXTI有16个通道，外加4中接入的其他外设，也就是从AFIO有16个通道连接到EXTI。

相同pin(GPIO引脚)不能同时发中断：

也就是PA1,PB!,PC!不能同时触发中断。

原因是AFIO只会从GPIO的PA1,PB!,PC1…中选择一个接到EXTI1通道。

AFIO的寄存器

一个AFIO寄存器连接所有的GPIO的相同Pin，可以通过配置寄存器位来配置使用哪个GPIO引脚接到后边的EXTIn，在代码中的配置使用：GPIO_EXTILineCinfig()函数。

EXTI独立框架

AFIO

AFIO（Alternate Function I/O and debug configuration）是STM32微控制器中一个重要的外设，主要负责管理引脚的复用功能和调试配置。

AFIO（复用功能I/O和调试配置）。

AFIO的主要功能

复用功能重映射：
允许将外设功能重新映射到不同的GPIO引脚
解决引脚冲突问题
外部中断线配置：
选择哪个GPIO引脚连接到特定的EXTI线
调试配置：
控制调试引脚（如JTAG/SWD）的分配
可释放调试引脚作为普通GPIO使用

优先级判断规则

抢占优先级高的可以打断别的程序中断，优先进行自己的中断。也就是中断嵌套。

响应优先级高的，可以在别人的中断后面进行排队，但不能打断正在进行的中断程序，只能排在下一位。

抢占优先级和响应优先级相同的，按照中断号来排队。

中断号：

1. 中断号的定义

官方称为"IRQn_Type"（中断请求编号类型）

是STM32芯片设计时赋予每个中断源的唯一标识符

在CMSIS头文件（如stm32fxxx.h）中定义为枚举类型

2. 中断号的特点

固定不变：同一型号STM32的中断号是硬件确定的

反映处理顺序：当优先级完全相同时，数值小的中断号优先处理

优先级由寄存器4个比特位数值决定，中断号根据中断源类型固定；

NVIC

NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）是ARM Cortex-M内核中的中断管理单元，属于内核外设，也是STM32中断系统的核心组件。

定义：
嵌套：支持中断优先级和中断嵌套
向量：通过向量表快速定位中断服务函数
控制器：统一管理系统中的所有中断

作用

接收和管理所有中断，把最需要处理的中断交给CPU处理。

中断向量表：

包含所有中断服务函数的入口地址

默认位于Flash起始位置（0x00000000）

中断优先级–NVIC优先级分组

中断优先级是我们自己根据需要设置的。

使用NVIC统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级(0~15)，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级。

4位表示寄存器的4个比特位，

一个比特位可以表示的数字范围位：0001—>0~1;

两个比特位可以表示的数字范围位：0011—>0~3;

三个比特位可以表示的数字范围位：0111—>0~7;

四个比特位可以表示的数字范围位：1111—>0~15;

抢占优先级高的才能中断其他任务，响应优先级不能中断其他任务，只能优先排队。

(1) 抢占优先级（Preemption Priority）

规则：

高抢占优先级的中断可以打断低抢占优先级的中断（嵌套中断）。

若 TIM2 的中断正在执行，此时触发一个抢占优先级 <2 的中断，则 TIM2 中断会被暂停。

示例：

若 USART1 中断的抢占优先级为 1，它可以打断 TIM2 的中断（抢占优先级 2）。

(2) 子优先级（Sub Priority）

规则：

当多个中断同时发生且抢占优先级相同时，子优先级高的先执行（不嵌套）。

若 TIM2 和 TIM3 的抢占优先级均为 2，TIM2 的子优先级为 1，TIM3 为 0，则 TIM3 先执行。

注意：一个芯片同时只能使用一种分组方式。

外部中断控制流程

        /*1，开启时钟*/
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);                //开启GPIOB的时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);                //开启AFIO的时钟，外部中断必须开启AFIO的时钟
        /*2，GPIO初始化*/
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                                                //将PB14引脚初始化为上拉输入
        /*3，AFIO选择中断引脚*/
        GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);//将外部中断的14号线映射到GPIOB，即选择PB14为外部中断引脚
        /*4，EXTI初始化*/
        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;                                                //定义结构体变量
        EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14;                                        //选择配置外部中断的14号线
        EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;                                        //指定外部中断线使能
        EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;                        //指定外部中断线为中断模式
        EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;                //指定外部中断线为下降沿触发
        EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);                                                                //将结构体变量交给EXTI_Init，配置EXTI外设
        /*5，NVIC中断分组*/
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);                                //配置NVIC为分组2
                                                                                                                                //即抢占优先级范围：0~3，响应优先级范围：0~3
                                                                                                                                //此分组配置在整个工程中仅需调用一次
                                                                                                                                //若有多个中断，可以把此代码放在main函数内，while循环之前
                                                                                                                                //若调用多次配置分组的代码，则后执行的配置会覆盖先执行的配置
        /*6，NVIC配置*/
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                                                //定义结构体变量
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;                //选择配置NVIC的EXTI15_10线
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                //指定NVIC线路使能
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;        //指定NVIC线路的抢占优先级为1
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;                        //指定NVIC线路的响应优先级为1
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                                                                //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设