STM32F4中断学习

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-05-29 11:52 364阅读 0赞

# 目录 #

### 文章目录 ###

*  目录
 *  前言
 *  \`STM32F4\`中断
 *   *  \`NVIC\`简介
     *   *  优先级定义
         *  \`NVIC\_InitTypeDef\`结构体
     *  \`EXTI\`外部中断/事件控制器
     *   *  \`EXTI\`功能框图
         *  EXTI初始化结构体详解
     *  \`IO\`口外部中断的一般步骤
 *  总结
 *  链接地址

# 前言 #

# `STM32F4`中断 #

## `NVIC`简介 ##

`NVIC`是嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片中断相关的功能，它跟内核紧密耦合，是内核里面的一个外设。但是各个芯片厂商在设计芯片的时候会对`Cortex-M4`内核里面的`NVIC`进行裁剪，把不需要的部分去掉，所以说`STM32`的`NVIC`是`Cortex-M4`的`NVIC`的一个子集。  
`STM32F4`的每个`IO`都可以作为外部中断的中断输入口。`STM32F407`的中断控制器支持22个外部中断/事件请求。每个中断设有状态位，每个中断/事件都有独立的触发和屏蔽设置。

### 优先级定义 ###

在`NVIC`有一个专门的寄存器：中断优先级寄存器`NVIC_IPRx`用来配置外部中断的优先级，`IPR`宽度为`8bit`,原则上每个外部中断可配置的优先级为`0~255`,数值越小，优先级越高。在`STM32F4`中使用了高4位设置中断优先级，也就是有16个可编程优先级。  
中断优先级被分组为**抢占优先级**和**子优先级**。如果有多个中断同时响应，抢占优先级高的就会抢占抢占优先级低的优先得到执行，如果抢占优先级相同，就比较子优先级。如果抢占优先级和子优先级都相同的话，就比较他们的硬件中断编号，编号越小，优先级越高。

### `NVIC_InitTypeDef`结构体 ###

typedef struct
    {
    	uint8_t NVIC_IRQChannel;  // 设置中断源,不同的中断源不一样               
    	uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; // 抢占优先级
    	uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;   // 子优先级      
    	FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;   // 中断使能     
    } NVIC_InitTypeDef;

## `EXTI`外部中断/事件控制器 ##

`STM32F4 IO`口都可以作为外部中断的中断输入口。`STM32F4`的中断控制器支持23个外部中断/事件请求的边沿检测器。每根输入线都可单独进行配置，以选择类型(中断或者事件)和相应的触发事件(上升沿触发、下降沿触发或者边沿触发)。每根输入线还可单独屏蔽。挂起寄存器用于保持中断请求的状态线。

### `EXTI`功能框图 ###

![0][]  
编号1是输入线，`EXTI`控制器有23个中断/事件输入线，这些输入可以通过寄存器设置为任意一个`GPIO`，也可以是一些外设的事件，输入线一般是存在电平变化的信号。  
编号2是一个边沿检测电路，它会根据上升沿触发选择寄存器(`EXTI_RTSR`)和下降沿触发选择寄存器(`EXTI_FTSR`)对应为的设置来控制信号触发。边沿检测电路以输入线作为信号输入端，如果检测到有边沿跳变就输出有效信号1给编号3电路，否则输出无效信号0。  
编号4电路是一个与门电路，它的一个输入为编号3电路，另外一个输入来自中断屏蔽寄存器(`EXTI_IMR`)。与门电路要求输入都为1才输出1，导致的结果如果`EXTI_IMR`设置为0时，不管编号3电路的输出信号是1还是0，最终编号4电路输出的信号都为0；如果`EXTI_IMR`设置为1时，最终编号4电路输出的信号才由编号3电路的输出信号决定，这样我们就可以简单控制`EXTI_IMR`来实现是否产生中断的目的。编号4电路输出的信号会被保存到挂起寄存器中(`EXTI_PR`)内，如果确定编号4电路输出为1就会把`EXTI_PR`对应位置1.  
编号5是将`EXTI_PR`寄存器内容输出到`NVIC`内，从而实现系统中断事件控制。

产生中断线路目的是把输入信号输入到`NVIC`，进一步会运行中断服务函数，实现功能，这是软件级的。

### EXTI初始化结构体详解 ###

typedef struct
    {
    	uint32_t EXTI_Line;     // EXTI_Line:EXTI中断/事件线选择,可选EXTI0或EXTI22        
        EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode; // EXTI_Mode:EXTI模式选择，可选为产生中断(EXTI_Mode_Interrupt)或者产生事件(EXTI_Mode_Event)
    	EXTIMode_TypeDef EXTI_Mode; // EXTI边沿触发事件,可选上升沿(EXTI_Trigger_Rising)、下降沿触发(EXTI_Trigger_Falling)或者上升沿和下降沿都触发(EXTI_Trigger_Rising_Falling)     
    	FunctionalState EXTI_LineCmd; // 控制是否使能EXTI线,可选使能EXTI线(ENABLE)或禁用(DISABLE)
    }EXTI_InitTypeDef;

## `IO`口外部中断的一般步骤 ##

1.  使能`IO`口时钟，初始化`IO`口为输入
2.  使能`SYSCFG`时钟，设置`IO`口与中断线的映射关系
3.  初始化线上中断，设置触发条件等
4.  配置中断分组(`NVIC`)，并使能中断
5.  编写中断服务函数

注意：中断服务函数在库函数中都特定的名称，可以看作是默认的环境变量。也就是在`NVIC`检测到对应的中断的时候，就会去找到对应的中断服务函数标号。我使用的是正点原子的`STM32F407`,其中的所有中断标号在这个文件中：`startup_stm32f40xx.s`  
以下是部分代码截取：

EXPORT  EXTI0_IRQHandler                  [WEAK]                                            
    	EXPORT  EXTI1_IRQHandler                  [WEAK]                                             
    	EXPORT  EXTI2_IRQHandler                  [WEAK]                                            
    	EXPORT  EXTI3_IRQHandler                  [WEAK]                                           
    	EXPORT  EXTI4_IRQHandler                  [WEAK]

# 总结 #

曾经对中断理解的不是很深刻，但是现在稍微花半天的时间就理解了`STM32`的中断的大概设计！感觉就是到了一定的层次以后，学起来就会容易很多！  
总的来说，外部中断作用于外设，也就是外设产生中断信号的机制就是外部中断，最终输入的外部中断信号给了`NVIC`;而`NVIC`是`STM32`的内部中断外设，是`STM32`的内部中断机制，`NVIC`的输入是外部中断等一系列中断信号，`NVIC`主要就是在接收到这些外部中断信号之后，反馈输出，对中断信号进行处理。

# 链接地址 #

《零死角玩转STM32—F429挑战者.pdf》  
《STM32F4开发指南-库函数版本\_V1.1.pdf》

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