一文詳解STM32F103單片機中斷架構(gòu)

3.1 STM32F103中斷概述

Cortex-M3內(nèi)核支持256個中斷，其中包含了16個內(nèi)核中斷和240個外部中斷，并且具有256級的可編程中斷設(shè)置。但STM32并沒有使用Cortex-M3內(nèi)核的全部東西，而是只用了它的一部分。STM32有84個中斷，包括16個內(nèi)核中斷和68個可屏蔽中斷，具有16級可編程的中斷優(yōu)先級。而我們常用的就是這68個可屏蔽中斷，但是STM32的68個可屏蔽中斷，在STM32F103ZET6中只有60個。

3.2 STM32F103中斷優(yōu)先級

3.2.1 優(yōu)先級結(jié)構(gòu)

STM32F103的中斷分為搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級兩種，這兩種優(yōu)先級的順序是搶占優(yōu)先級高于響應(yīng)優(yōu)先級，假設(shè)存在兩個事件，那就會存在以下幾種可能：

（1）情況1：事件1和事件2的搶占優(yōu)先級都是1，事件1的響應(yīng)優(yōu)先級為1，事件2的響應(yīng)優(yōu)先級為2，那么事件1和事件2同時發(fā)生的時候，CPU優(yōu)先處理事件1，然后處理事件2；

（2）情況2：事件1和事件2的響應(yīng)優(yōu)先級都是1，事件1的搶占優(yōu)先級為2，事件2的搶占優(yōu)先級為1，那么，事件1和事件2同時發(fā)生的時候，CPU優(yōu)先處理事件2，然后處理事件1；

（3）情況3：事件1的響應(yīng)優(yōu)先級為1，事件2的響應(yīng)優(yōu)先級為2，事件1的搶占優(yōu)先級為2，事件2的搶占優(yōu)先級為1，當(dāng)事件1和事件2同時發(fā)生的時候，CPU優(yōu)先處理事件2，然后處理事件1；

通過上面兩種情況，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)搶占優(yōu)先級一致，誰的響應(yīng)優(yōu)先級的數(shù)小，誰的優(yōu)先級就高，中斷同時發(fā)生的時候CPU就先處理誰；如果搶占優(yōu)先級不一樣，那么無所謂響應(yīng)優(yōu)先級，誰的搶占優(yōu)先級數(shù)小，優(yōu)先級就高，中斷同時發(fā)生的時候CPU就先處理誰。

STM32F103的搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級各有4級，即0~3，根據(jù)乘法原理，也從側(cè)面反映了16級可編程的中斷優(yōu)先級，并且搶占優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級的數(shù)量是可以設(shè)置的，通過中斷分組來配置，中斷分組和優(yōu)先級數(shù)量的對應(yīng)如下表所示。

3.2.2 相關(guān)寄存器

（1） 中斷應(yīng)用和復(fù)位控制寄存器 ：AIRCR

Bit 31~Bit 16：激活代碼，寫入0x05FA激活寄存器

Bit 15：指示數(shù)據(jù)的字節(jié)序（這只能在重置后更改）

0：表示小尾數(shù) 1：表示大字節(jié)序 Bit 10~Bit 8：中斷優(yōu)先級分組

Bit 2：請求芯片控制邏輯產(chǎn)生復(fù)位

Bit 1：清除所有活動狀態(tài)信息中的異常

Bit 0：重置Cortex-M3處理器（調(diào)試邏輯除外）

（2） 中斷使能寄存器組 ：ISER

在STM32中，ISER寄存器一共有3個，ISER[0]的0到31位對應(yīng)中斷031，ISER[1]的0到31位對應(yīng)中斷3263，ISER[2]的0到3對應(yīng)中斷64~67，如果需要使能某個中斷，必須設(shè)置對應(yīng)的ISER位為1，要清除的話可以設(shè)置ICER寄存器組對應(yīng)位為1，或者對ISER寫0，但是對于ICER寄存器組寫0是不起作用的。

（3） 中斷優(yōu)先級控制寄存器組 ：IP

對于STM32，優(yōu)先級控制寄存器IP一共有68個，對應(yīng)著68個中斷，每個寄存器的結(jié)構(gòu)都是相同的，如下圖所示。

Bit 7~Bit 6：搶占優(yōu)先級

Bit 5~Bit 4：響應(yīng)優(yōu)先級

3.2.3 中斷優(yōu)先級配置函數(shù)

/***************************************************
Name    :NVIC_Init
Function  :設(shè)置NVIC
Parameter  :
      PrePriority  :搶占優(yōu)先級
      SubPriority  :響應(yīng)優(yōu)先級
      Channel    :中斷編號
      Group    :中斷分組 0~4
Return    :None
***************************************************/
void NVIC_Init( u8 PrePriority, u8 SubPriority, u8 Channel, u8 Group )
{
  u32 temp, temp1 ;
  //設(shè)置分組
  temp1 = ( ~Group )&0x07 ;                  //取后三位
  temp1 <<= 8 ;
  temp = SCB->AIRCR ;                    //讀取先前的設(shè)置
  temp &= 0x0000F8FF ;                    //清空先前分組
  temp |= 0x05FA0000 ;                    //寫入鑰匙
  temp |= temp1 ;     
  SCB->AIRCR = temp ;                    //設(shè)置分組
  //設(shè)置優(yōu)先級
  temp = ( u32 )PrePriority<<( 4-Group ) ;
  temp |= SubPriority&( 0x0f>>Group ) ;
  temp &= 0x0F ;                      //取低四位
  NVIC->ISER[ Channel/32 ] |= ( 1<IP[ Channel ] |= temp<<4 ;              //設(shè)置響應(yīng)優(yōu)先級和搶斷優(yōu)先級
}

3.3 外部中斷EXIT結(jié)構(gòu)

3.3.1 EXIT概述

外部中斷/事件控制器由連接線設(shè)備中的多達(dá)20個邊緣檢測器或其他設(shè)備中的19個邊緣檢測器組成，用于生成事件/中斷請求。每條輸入線可以獨立配置以選擇類型（事件或中斷）和相應(yīng)的觸發(fā)事件（上升或下降或兩者）。每條線也可以獨立屏蔽。

對于STM32來說，每一個端口都可以配置為外部中斷，根據(jù)中斷信號的類型都可以單獨配置上升沿觸發(fā)或者下降沿觸發(fā)，中斷服務(wù)函數(shù)相互獨立。

3.3.2 EXIT相關(guān)寄存器

（1） 中斷屏蔽寄存器 ：IMR

Bit 19~Bit 0：線x上的中斷請求配置位

0：禁止輸入線x上的中斷請求

1：允許輸入線x上的中斷請求

（2） 上升沿觸發(fā)選擇寄存器 ：RTSR

Bit 19~Bit 0：線x上的上升沿觸發(fā)事件配置位

0：禁止輸入線x上的上升沿觸發(fā)

1：允許輸入線x上的上升沿觸發(fā)

（3） 下降沿觸發(fā)選擇寄存器 ：FTSR

Bit 19~Bit 0：線x上的下降沿觸發(fā)事件配置位

0：禁止輸入線x上的下降沿觸發(fā)

1：允許輸入線x上的下降沿觸發(fā)

（4） 外部中斷配置寄存器1 ：EXTIXR1

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 0~3)

0000：PA[x]引腳 0100：PE[x]引腳 0001：PB[x]引腳 0101：PF[x]引腳

0010：PC[x]引腳 0110：PG[x]引腳 0011：PD[x]引腳

（5） 外部中斷配置寄存器2 ：EXTIXR2

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 4~7)

0000：PA[x]引腳

0100：PE[x]引腳

0001：PB[x]引腳

0101：PF[x]引腳

0010：PC[x]引腳

0110：PG[x]引腳

0011：PD[x]引腳

（6） 外部中斷配置寄存器3 ：EXTIXR3

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 8~11)

0000：PA[x]引腳

0100：PE[x]引腳

0001：PB[x]引腳

0101：PF[x]引腳

0010：PC[x]引腳

0110：PG[x]引腳

0011：PD[x]引腳

（7） 外部中斷配置寄存器4 ：EXTIXR4

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 12~15)

0000：PA[x]引腳

0100：PE[x]引腳

0001：PB[x]引腳

0101：PF[x]引腳

0010：PC[x]引腳

0110：PG[x]引腳

0011：PD[x]引腳

（8） APB2外設(shè)時鐘使能寄存器 ：APB2ENR

Bit 14：USART1時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 12：SPI1時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 11：TIM1時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 10：ADC2時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 9：ADC1時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 6：GPIOE時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 5：GPIOD時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 4：GPIOC時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 3：GPIOB時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 2：GPIOA時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

Bit 0：輔助功能IO時鐘使能（寫1開啟，寫0關(guān)閉）

3.3.3 外部中斷配置函數(shù)

/***************************************************
Name    :EXIT_Config
Function  :外部中斷配置
Parameter  :
      GPIOx:0~6,代表GPIOA~G
      BITx:需要使能的位 
      TRIM:觸發(fā)模式
        1:下升沿
        2:上降沿
        3:任意電平觸發(fā)
Return    :None
***************************************************/
void EXIT_Config( u8 GPIOx, u8 BITx, u8 TRIM )
{
  u8 EXTADDR ;
  u8 EXTOFFSET ;
  EXTADDR = BITx/4 ;                      //得到中斷寄存器組的編號
  EXTOFFSET = ( BITx%4 )*4 ;
  RCC->APB2ENR |= 0x01 ;                    //使能io復(fù)用時鐘       
  AFIO->EXTICR[ EXTADDR ] &= ~( 0x000F<<EXTOFFSET );      //清除原來設(shè)置
  AFIO->EXTICR[ EXTADDR ] |= GPIOx<<EXTOFFSET ;        //EXTI.BITx映射到GPIOx.BITx
  EXTI->IMR |= 1<<BITx ;                    //開啟line BITx上的中斷
   if( TRIM&0x01 )  EXTI->FTSR |= 1<<BITx ;            //下降沿觸發(fā)
  if( TRIM&0x02 )  EXTI->RTSR |= 1<<BITx ;            //上升降沿觸發(fā)
}

3.4 其他文件的添加

3.4.1 寄存器定義文件

（1）添加用到的NVIC寄存器組和EXTI寄存器組的定義。

（2）定義寄存器組地址

3.4.2 sys.h文件

上圖就是添加子函數(shù)聲明，為了用于其他文件調(diào)用。

3.4.3 sys.c文件

（1）在STM32時鐘配置函數(shù)之前增加復(fù)位時鐘和中斷的功能，最終函數(shù)如下圖所示。

（2）添加剛才的兩個子函數(shù)

至此，sys文件里面最基礎(chǔ)的函數(shù)就全部添加完畢了。