STM32 进修9 中断、外部中断及准时器中断_准时器_优先级

中断机制许可系统对实时事宜做出及时相应，而不必用循环去等待特定事宜的发生。

在嵌入式系统中，特殊是在实时系统中，对一些事宜的即时相应至关主要。
例如：传感器数据的读取、定时器溢出、外部输入旗子暗记等都是须要及时处理的事宜。

利用中断可以确保系统能够在这些事宜发生时立即作出相应，而不会由于等待而造成延迟或丢失数据。

STM32系列微掌握器供应了丰富的中断支持，包括但不限于外部中断、定时器中断、串口中断和DMA中断等。
STM32F10x芯片有84个中断通道，包括16个内核中断和68个可屏蔽中断，在《STM32F10x中文参考手册》第65页有向量表进行了详细先容，摘录如下：

4. 中断的优先级

在STM32系列微掌握器中，中断优先级决定了当多个中断同时发生时，哪一个中断将被优先处理。

中断优先级常日是一个整数，STM32F103利用中断优先级掌握字节的高4位，0为最高优先级，15为最低优先级。
STM32系列微掌握器常日将中断分为多个组，每个组有自己的优先级范围。
例如，对付外部中断，可以有4个组，每个组可以有16个优先级。

以下是几种常见的中断优先级分类办法：

硬件优先级是指微掌握器硬件供应的中断优先级机制。
在STM32系列微掌握器中，中断的硬件优先级常日是一个数字，数字越小，优先级越高。
例如，优先级0是最高优先级，15是最低优先级。
开拓者可以根据须要为每个中断设置不同的硬件优先级。

相应速率优先级是根据中断须要被多快地相应来确定的。
一些紧急事宜可能须要立即得到处理，因此这些中断会被分配更高的优先级，以确保系统能够及时相应。
例如，定时器溢出中断可能比普通外部中断更加紧急，因此可以为定时器中断分配更高的优先级。

主要性优先级是根据中断对系统功能的主要性来确定的。
一些关键的系统功能可能须要被优先处理，以确保系统的正常运行。
例如，系统故障中断可能比其他一样平常中断更加主要，因此可以为系统故障中断分配更高的优先级。

任务优先级是根据中断所实行的任务的主要性来确定的。
系统中可能存在多个任务，这些任务有不同的优先级。
中断的优先级可以根据所实行的任务的主要性来确定，以确保系统能够优先处理主要任务。

在STM32中，中断优先级的设置是通过NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断掌握器）进行的。

NVIC属于M3内核的一个外设，掌握着芯片的中断功能。
ARM给NVIC预留的功能比较多，而M3内核进行了裁剪。

中断掌握器干系的寄存器在固件库的core_cm3.h 文件NVIC构造体里定义，常见的寄存器有：

我们可以通过NVIC接口函数来配置中断的优先级，常用的函数包括NVIC_SetPriority()和NVIC_SetPriorityGrouping()等。
通过这些函数，可以将不同中断设置为不同的优先级，并根据实际需求进行灵巧配置。

在设置中断优先级时，须要遵照一定的规则，以确保系统的精确性和稳定性：

初始化 NVIC_InitTypeDef 构造体：

typedef struct{ uint8_t NVIC_IRQChannel;// 中断源设置 uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; // 抢占优先级 uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 相应优先级 FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或失落能}1234567

NVIC_IRQChannel中断源可以在 stm32f10x.h 头文件中查到：

void EXTI0_IRQHandler(void){ // 处理外部中断0发生时的事宜 // 例如，读取外部输入引脚状态、打消中断标志等 // 打消中断挂起标志位 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);}

中断做事的函数名称在启动文件中定义，建议不要修正：

外部中断是STM32系列微掌握器中的一种中断类型，它许可外部事宜（如外部输入引脚状态的变革）触发中断，从而使系统能够实时相应外部的输入旗子暗记。
外部中断常用于处理外部设备的输入，如按钮、传感器等。

外部中断线路管理器（External Interrupt/Event Controller，EXTI）是STM32系列微掌握器中的一个主要外设，用于管理外部中断和事宜的触发和处理。

STM32F10x EXTI包含多达19个用于产生事宜/中断要求的边沿检测器。

EXTI许可外部事宜（例如GPIO引脚状态的变革）触发中断，可以选择类型（中断或事宜）和相应的触发事宜（上升沿触发、低落沿触发或边沿触发），从而实现对外部输入旗子暗记的实时相应。
还可以独立地屏蔽EXTI中断。

下面是部分EXTI中断向量表：

除了EXTI， 其余 RTCAlarm、USB唤醒、PVD电源检测中断、ETH_WKUP 等外部中断。

4. EXTI中断/事宜线路

EXTI线路

解释

EXTI 线 0~15

对应外部IO 口的输入中断

EXTI 线 16

连接PVD输出

EXTI 线17

连接到RTC闹钟事宜

EXTI 线 18

连接到USB唤醒事宜

EXTI 线19

连接到以太网唤醒事宜，联网型芯片

// 使能外部中断线0 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; // 外部中断0 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01; // 抢占优先级为1 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01; // 相应优先级为1 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);开启AFIO 时钟，设置IO口与中断线映射关系；配置中断分组，使能中断；

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 选择优先级分组办法，这里选择分组2初始化EXTi，选择触发办法；初始化利用 EXTI_InitStruct 函数；

// 初始化外部中断线路管理器（EXTI） EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct; EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 利用外部中断线0 EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 设置为中断模式 EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 上升沿触发 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能外部中断线0 EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);编写EXTI中断做事函数EXTI0_IRQHandlerEXTI1_IRQHandlerEXTI2_IRQHandlerEXTI3_IRQHandlerEXTI4_IRQHandlerEXTI9_5_IRQHandlerEXTI5_10_IRQHandler6. 示例

本实例利用的开拓板 GPIO 按键电路：

对付开拓板的K1、K2、K3 利用低落沿触发，KEY_UP 利用上升沿触发。
对应的引脚：

#ifndef __exti_utils_h__#define __exti_utils_h__#include "stm32f10x.h"void custom_exti_init(void);#endif（2）exti_utils.c

#include "exti_utils.h"#include "stdio.h"#include "sys_tick_utils.h"#include "led_utils.h"#include "key_utils.h"/ @brief 外部中断初始化/void custom_exti_init(void) { // 开启AFIO时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); // GPIO 引脚映射到 EXTI 中断线 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0); // GPIOE 映射到 EXTI 中断线 GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource2); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource3); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource4); // 配置外部中断0的优先级 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; // 抢占优先级为1 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x03; // 相应优先级为3 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; // 抢占优先级为1 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02; // 相应优先级为2 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; // 抢占优先级为1 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x1; // 相应优先级为1 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI4_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; // 抢占优先级为1 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x0; // 相应优先级为0 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); // 初始化外部中断线路管理器（EXTI） EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct; EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 外部中断线0 EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式 EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 上升沿触发 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能外部中断线0 EXTI_Init(&EXTI_InitStruct); EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line2; // 外部中断线2 EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式 EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 低落沿触发 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能外部中断线0 EXTI_Init(&EXTI_InitStruct); EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line3; // 外部中断线2 EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式 EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 低落沿触发 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能外部中断线0 EXTI_Init(&EXTI_InitStruct); EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line4; // 外部中断线2 EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式 EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 低落沿触发 EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能外部中断线0 EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);}/ @brief 外部中断0中断做事函数/void EXTI0_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) { delay_ms(10); if (key_up_value == 1) { led_lightn(0); EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 打消中断标志位 return; } }}/ @brief 外部中断2中断做事函数/void EXTI2_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line2) != RESET) { delay_ms(10); if (key_left_value == 0) { led_lightn(2); EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2); // 打消中断标志位 return; } }}/ @brief 外部中断3中断做事函数/void EXTI3_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3) != RESET) { delay_ms(10); if (key_down_value == 0) { led_lightn(1); EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3); // 打消中断标志位 return; } }}/ @brief 外部中断4中断做事函数/void EXTI4_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line4) != RESET) { delay_ms(10); if (key_right_value == 0) { led_lightn(3); EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4); // 打消中断标志位 return; } }}

本示例的功能，在按下按键后，分别利用LED显示 0,1,2,3。

STM32F1系列微掌握器供应了多种定时器模块，包括：

STM32F1的通用定时器包含一个 16位 自动重载计数器（CNT），该计数器由可编程预分频器（PSC）驱动。
通用定时器支持多种事情模式，包括定时器模式、定时器中断模式、PWM输出模式、输入捕获模式和输出比较模式等。

利用定时器预分频器和RCC时钟掌握器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在几个微秒至几个毫秒间调度。
通用定时器框图：

通用定时器的时基单元是指定时器的基本计时单元，它决定了定时器计数的频率和精度。
时基单元包括 ：

预分频系数用来将定时器的时钟频率降落到一个得当的范围，以适应详细的运用需求，它的值是一个正整数，常日可以通过以下公式来打算：

[ \text{实际频率} = \frac{\text{时钟源频率}}{\text{预分频系数}} ]

根据所选的计数器模式，定时器的计数器将以不同的办法进行计数。

不同的计数器模式适用于不同的运用处景，可以根据详细的需求选择得当的模式来实现相应的功能。

通用定时器的时钟决定了定时器的计数速率和精度。
在STM32微掌握器中，通用定时器可以选择多种时钟源，包括内部时钟源和外部时钟源。

常见的时钟源：

通用定时器包含4个独立通道（TIMx_CH1-4），每个通道对应芯片的引脚，如下图所示：

捕获通道是通用定时器（TIM）中用于捕获外部事宜（如输入脉冲）韶光戳的通道。
在捕获模式下，定时器可以监视一个外部旗子暗记的边沿触发，并记录下此时计数器的值，从而得到外部事宜的韶光戳信息。
捕获通道常日用于丈量脉冲宽度、频率、周期等运用处景，其紧张特点：

如果利用外部旗子暗记掌握定时器，可实现多个定时器互连（利用一个定时器掌握另一个定时器）。

通用定时器（TIM）在STM32微掌握器中可以产生多种类型的中断，常见的中断包括：

定时器定时韶光的公式可以通过以下办法进行打算：

4. 配置步骤

通用定时器的配置步骤常日包括以下几个关键步骤：

首先确定要利用的通用定时器模块，常日有 TIM1、TIM2、TIM3、TIM4 等可供选择，根据详细的需求选择得当的定时器模块。

// 使能TIM4时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE); （3）初始化定时器参数

须要初始化自动重装值，分频系数，计数办法等。

// 定时器配置 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct; TIM_InitStruct.TIM_Prescaler = 36000 - 1; // 预分频系数，1~65535，实际值会自动加1 TIM_InitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数模式 TIM_InitStruct.TIM_Period = 1000; // 自动重装载值，即定时器周期 TIM_InitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分频 TIM_InitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0; // 重复计数器，高等计数器利用 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct);

这里打算的定时韶光为：

个中的频率是APB1总线频率2。

// 定时器配置 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStruct; // 此处配置定时器的参数，如预分频系数、计数器模式、自动重装载值等 // 初始化定时器 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_InitStruct); // 使能更新中断 TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);（5）使能

// 使能定时器 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);（6）配置中断优先级

// 配置定时器中断优先级 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);（7）中断做事函数

void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) { // 处理定时器更新中断事宜 // 打消中断标志位 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); }}5. 示例

本示例通过定时器中断掌握LED闪烁。

#ifndef __TIMX_UTILS_H__#define __TIMX_UTILS_H__#include "stm32f10x.h"void timx_init(u16 preriod, u16 psc);void timx_init_ms(u16 ms);#endif（2）timx_utils.c

#include "timx_utils.h"#include "led_utils.h"#include "stm32f10x.h"/ @brief 初始化定时器 @param preriod: 自动重装载寄存器周期值 @param prescaler: 时钟预分频数/void timx_init(u16 preriod, u16 prescaler){ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = preriod; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = prescaler; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 初始化 TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); // 中断使能 TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE); // 使能定时器 TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); // 中断优先级NVIC设置 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}/ @brief 初始化定时器 @param ms: 定时器中断韶光/void timx_init_ms(u16 ms){ // 直接调用 timx_init 函数 timx_init(ms2, 36000-1);}static u8 n=0;void TIM4_IRQHandler(void){ if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != RESET) { led_lightn(n); n++; if(n>9){ n=0; } TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update); }}（3）main.c

#include "gpio_utils.h"#include "stm32f10x.h"#include "sys_tick_utils.h"#include "led_utils.h"#include "exti_utils.h"#include "timx_utils.h"// 主函数int main(void){ GPIO_Configuration(); //调用GPIO配置函数sys_tick_init(72);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 定时器的时钟频率是72MHz,预分频系数是36000,// 以是定时器的时钟频率是72MHz/36000=2KHz,周期是1000,// 以是定时器的周期是1000/2KHz=0.5stimx_init_ms(1000);led_all_off(); while (1) //无限循环 {delay_ms(10); }}七、中断嵌套1. 观点

中断嵌套是指在一个中断做事程序（ISR）中许可发生另一个中断的情形。
大略来说，便是当一个中断正在处理时，如果发生了另一个中断，系统能够暂时中断当前的中断处理流程，转而处理新的中断要求，待新的中断处理完成后再返回连续处理原来的中断。

在嵌套中断系统中，常日存在多个中断优先级，每个中断都有其自己的优先级，高优先级的中断可以抢占正在实行的低优先级中断。
这样可以确保高优先级的事宜能够得到及时处理，提高了系统对紧急事宜的相应能力。

中断嵌套的实现常日须要硬件和软件的支持。

本文代码开源地址：https://gitee.com/xundh/stm32_arm_learn