STM32中斷優(yōu)先級相關(guān)概念與使用筆記

一、基本概念
1．ARM cortex_m3內核支持256個(gè)中斷（16個(gè)內核+240外部）和可編程256級中斷優(yōu)先級的設置，與其相關(guān)的中斷控制和中斷優(yōu)先級控制寄存器（NVIC、SYSTICK等）也都屬于cortex_m3內核的部分。STM32采用了cortex_m3內核，所以這部分仍舊保留使用，但STM32并沒(méi)有使用cortex_m3內核全部的東西（如內存保護單元MPU等），因此它的NVIC是cortex_m3內核的NVIC的子集。
2．STM32目前支持的中斷共為84個(gè)（16個(gè)內核+68個(gè)外部），和16級可編程中斷優(yōu)先級的設置（僅使用中斷優(yōu)先級設置8bit中的高4位，見(jiàn)后面解釋?zhuān)??！秴⒖甲钚?01xx-107xx STM32 Reference manual, RM0008》。
3．以下主要對“外部中斷通道”進(jìn)行說(shuō)明。
對于cortex_m3內核所支持的240個(gè)外部中斷，我在這里使用了“中斷通道”這個(gè)概念，因為盡管每個(gè)中斷對應一個(gè)外圍設備，但該外圍設備通常具備若干個(gè)可以引起中斷的中斷源或中斷事件。而該設備的所有的中斷都只能通過(guò)該指定的“中斷通道”向內核申請中斷。因此，下面關(guān)于中斷優(yōu)先級的概念都是針對“中斷通道”的。當該中斷通道的優(yōu)先級確定后，也就確定了該外圍設備的中斷優(yōu)先級，并且該設備所能產(chǎn)生的所有類(lèi)型的中斷，都享有相同的通道中斷優(yōu)先級。至于該設備本身產(chǎn)生的多個(gè)中斷的執行順序，則取決于用戶(hù)的中斷服務(wù)程序。
4． STM32可以支持的68個(gè)外部中斷通道，已經(jīng)固定的分配給相應的外部設備。每個(gè)中斷通道都具備自己的中斷優(yōu)先級控制字節PRI_n（8位，但在STM32中只使用4位，高4位有效），每4個(gè)通道的8位中斷優(yōu)先級控制字（PRI_n）構成一個(gè)32位的優(yōu)先級寄存器（Priority Register）。68個(gè)通道的優(yōu)先級控制字至少構成17個(gè)32位的優(yōu)先級寄存器，它們是NVIC寄存器中的一個(gè)重要部分。
5．對于這4bit的中斷優(yōu)先級控制位還必須分成2組看：從高位開(kāi)始，前面是定義搶先式優(yōu)先級的位，后面用于定義子優(yōu)先級。4bit的分組組合可以有以下幾種形式：
編 號
分配情況
7
0:4
無(wú)搶先式優(yōu)先級，16個(gè)子優(yōu)先級
6
1:3
2個(gè)搶先式優(yōu)先級，8個(gè)子優(yōu)先級
5
2:2
4個(gè)搶先式優(yōu)先級，4個(gè)子優(yōu)先級
4
3:1
8個(gè)搶先式優(yōu)先級，2個(gè)子優(yōu)先級
3/2/1/0
4:0
16個(gè)搶先式優(yōu)先級，無(wú)子優(yōu)先級
6．在一個(gè)系統中，通常只使用上面5種分配情況的一種，具體采用哪一種，需要在初始化時(shí)寫(xiě)入到一個(gè)32位寄存器AIRC（Application Interrupt and Reset Control Register）
的第[10：8]這3個(gè)位中。這3個(gè)bit位有專(zhuān)門(mén)的稱(chēng)呼：PRIGROUP（具體寫(xiě)操作后面介紹）。比如你將0x05（即上表中的編號）寫(xiě)到AIRC的[10：8]中，那么也就規定了你的系統中只有4個(gè)搶先式優(yōu)先級，相同的搶先式優(yōu)先級下還可以有4個(gè)不同級別的子優(yōu)先級。
7．AIRC中PRIGROUP的值規定了設置和確定每個(gè)外部中斷通道優(yōu)先級的格式。例如，在上面將0x05寫(xiě)入了AIRC中PRIGROUP，也就規定了當前系統中只能有4個(gè)搶先式優(yōu)先級，相同的搶先式優(yōu)先級下還可以有4個(gè)不同級別的子優(yōu)先級，他們分別為：
位[7：6]
位[5：4]
位[3：0]
00
0號搶先優(yōu)先級
00
0號子優(yōu)先級
無(wú)效
01
1號搶先優(yōu)先級
01
1號子優(yōu)先級
無(wú)效
10
2號搶先優(yōu)先級
10
2號子優(yōu)先級
無(wú)效
11
3號搶先優(yōu)先級
11
3號子優(yōu)先級
無(wú)效
8．如果在你的系統中使用了TIME2（中斷通道28）和EXTI0（中斷通道6）兩個(gè)中斷，而TIME2中斷必須優(yōu)先響應，而且當系統在執行EXIT0中斷服務(wù)時(shí)也必須打斷（搶先、嵌套），就必須設置TIME2的搶先優(yōu)先級比EXTI0的搶先優(yōu)先級要高（數目?。?。假定EXTI0為2號搶先優(yōu)先級，那么TIME2就必須設置成0或1號搶先優(yōu)先級。這些工作需要在A(yíng)IRC中的PRIGROUP設置完成，確定了整個(gè)系統所具有的優(yōu)先級個(gè)數后，再分別對每個(gè)中斷通道（設備）進(jìn)行設置。
9．具體優(yōu)先級的確定和嵌套規則。ARM cortex_m3（STM32）規定
a/ 只能高搶先優(yōu)先級的中斷可以打斷低搶先優(yōu)先級的中斷服務(wù)，構成中斷嵌套。
b/ 當2（n）個(gè)相同搶先優(yōu)先級的中斷出現，它們之間不能構成中斷嵌套，但STM32首先響應子優(yōu)先級高的中斷。
c/ 當2（n）個(gè)相同搶先優(yōu)先級和相同子優(yōu)先級的中斷出現，STM32首先響應中斷通道所對應的中斷向量地址低的那個(gè)中斷（見(jiàn)ROM0008，表52）。
具體一點(diǎn)：
0號搶先優(yōu)先級的中斷，可以打斷任何中斷搶先優(yōu)先級為非0號的中斷；1號搶先優(yōu)先級的中斷，可以打斷任何中斷搶先優(yōu)先級為2、3、4號的中斷；……；構成中斷嵌套。
如果兩個(gè)中斷的搶先優(yōu)先級相同，誰(shuí)先出現，就先響應誰(shuí)，不構成嵌套。如果一起出現（或掛在那里等待），就看它們2個(gè)誰(shuí)的子優(yōu)先級高了，如果子優(yōu)先級也相同，就看它們的中斷向量位置了。
10．上電Reset后，寄存器AIRC中PRIGROUP[10：8]的值為0（編號0），因此此時(shí)系統使用16個(gè)搶先優(yōu)先級，無(wú)子優(yōu)先級。另外由于所有外部中斷通道的優(yōu)先級控制字PRI_n也都是0，所以根據上面的定義可以得出，此時(shí)68個(gè)外部中斷通道的搶先優(yōu)先級都是0號，沒(méi)有子優(yōu)先級的區分。故此時(shí)不會(huì )發(fā)生任何的中斷嵌套行為，誰(shuí)也不能打斷當前正在執行的中斷服務(wù)。當多個(gè)中斷出現后，則看它們的中斷向量地址：地址越低，中斷級別越高，STM32優(yōu)先響應。
注意：此時(shí)內部中斷的搶先優(yōu)先級也都是0號，由于它們的中斷向量地址比外部中斷向量地址都低，所以它們的優(yōu)先級比外部中斷通道高，但如果此時(shí)正在執行一個(gè)外部中斷服務(wù)，它們也必須排隊等待，只是可以插隊，當正在執行的中斷完成后，它們可以?xún)?yōu)先得到執行。
了解以上基本概念還是不夠的，還要了解具體中斷的控制有那些途徑，中斷服務(wù)程序如何正確的編寫(xiě)。下面的描述主要以TIME2通道為例。
二、中斷控制
1．對于STM32講，外部中斷通道位置28（35號優(yōu)先級）是給外部設備TIME2的，但TIME2本身能夠引起中斷的中斷源或事件有好多個(gè)，比如更新事件（上溢/下溢）、輸入捕獲、輸出匹配、DMA申請等。所有TIME2的中斷事件都是通過(guò)一個(gè)TIME2的中斷通道向STM32內核提出中斷申請，那么STM32中如何處理和控制TIME2和它眾多的、不同的、中斷申請呢？
（題外話(huà)：STM32中的一個(gè)通用定時(shí)計數器，就比8位控制器（如AVR，MCS-51就更不必說(shuō)了）中TIME要復雜多了。學(xué)過(guò)AVR的，可能對輸入捕獲、輸出匹配等還有概念，但如果你學(xué)的標準架構的MCS-51，那么上手32位可能困難就更多了。所以我一直推薦學(xué)習8位機應該認真的從AVR開(kāi)始。盡管51有很大的市場(chǎng)，價(jià)格也相對便宜，但從長(cháng)遠的眼光看問(wèn)題，從后續掌握32位的使用，考慮到學(xué)生的可持續發(fā)展，AVR應該是比較好的選擇。）
2．cortex_m3內核對于每一個(gè)外部中斷通道都有相應的控制字和控制位，用于單獨的和總的控制該中斷通道。它們包括有：