本文介绍: 中断:在主程序运行过程中,出现了特定的中断触发条件中断源),使得CPU暂停当前正在运行程序,转而去处理中断程序,处理完成后又返回原来被暂停的位置继续运行比如:对于外部中断而言,可以引脚电平发生跳变;对于定时器而言,可以定时事件到了。对于串口通信而言,可以是接收到数据中断优先级:当有多个中断源同时申请中断时,CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决,优先响应更加紧急的中断源。(自己设置的)中断嵌套:当一个中断程序正在运行时,又有新的更高优先级的中断源申请中断,CPU。

1 中断系统

1.1 中断简介

中断:在主程序运行过程中,出现了特定的中断触发条件(中断源),使得CPU暂停当前正在运行程序,转而去处理中断程序,处理完成后又返回原来被暂停的位置继续运行

比如:对于外部中断而言,可以引脚电平发生跳变;对于定时器而言,可以是定时事件到了。对于串口通信而言,可以是接收到了数据。

中断优先级:当有多个中断源同时申请中断时,CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决,优先响应更加紧急的中断源。(自己设置的)

中断嵌套:当一个中断程序正在运行时,又有新的更高优先级的中断源申请中断,CPU再次暂停当前中断程序,转而去处理新的中断程序,处理完成后依次进行返回

1.2 中断流程图

程序硬件电路自动跳转到中断程序

保存现场,还原现场(使用C语言编程不用我们考虑操作系统做)

正常情况下,程序在主函数执行,当中断条件满足时,主程序会暂停,然后自动跳转到中断程序;当中断程序执行完后,再返回主程序继续执行。一般中断程序都是在一个函数的,这个函数需要我们调用,当中断来临时,由硬件自动调用这个函数。

1.3 STM32的中断

68个可屏蔽中断通道包含EXTITIMADCUSARTSPII2CRTC多个外设。

中断通道就是中断源的意思

EXTI:外部中断

TIM:定时器

ADC:模数转换器

USART:串口

SPI通信

I2C通信

RTC实时时钟

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

灰色的是内核中断。比如第一个:复位中断,当产生复位中断时,程序就会自动执行复位中断函数。

外部中断对应的中断资源

6 13 可设置 EXTI0 EXTI线0中断 0x0000_0058
7 14 可设置 EXTI1 EXTI线1中断 0x0000_005C
8 15 可设置 EXTI2 EXTI线2中断 0x0000_0060
9 16 可设置 EXTI3 EXTI线3中断 0x0000_0064
10 17 可设置 EXTI4 EXTI线4中断 0x0000_0068
23 30 可设置 EXTI9_5 EXTI线[9:5]中断 0x0000_009C
40 47 可设置 EXTI15_10 EXTI线[15:10]中断 0x0000_00E0

右边地址,因为中断函数的地址编译器分配的,它是不固定的,但是中断跳转,由于硬件限制,只能跳转固定地址执行程序,所以为了能让硬件跳转一个固定的中断函数中这里需要内存定义一个地址的列表,这个列表地址是固定的,中断发生后,就跳转到这个固定位置然后这个固定位置编译器,再加上一条跳转 到中断函数的代码,这样中断跳转就可以跳转到任意位置了。这个中断地址的列表就叫中断向量表。(相当于中断跳转的跳板,使用C语言编程需要关心)

1.4 NVIC的基本结构

NVIC:Nest Vector Interrupt Controller嵌套中断向量控制器,是用来管理中断嵌套的,核心任务在于其优先级的管理。NVIC给每个中断赋予先占优先级(抢占优先级)和次占优先级(响应优先级)。

NVIC是内核外设,是CPU的小助手

一个外设可能会同时占用多个中断通道,所以有n条线。

NVIC只有一个输出口,NVIC根据每个中断的优先级分配中断的先后顺序,之后通过一个输出口告诉CPU该处理哪个中断(医生-CPU,叫号系统-NVIC)

1.5 NVIC优先级分组

NVIC的中断优先级由优先级寄存器4位(0~15)决定,这4位可以进行切分,分为:

高n位的抢占优先级低4-n位的响应优先级(插队)

抢占优先级高的可以中断嵌套响应优先级高的可以优先排队(插队)抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队

分组方式

抢占优先级

响应优先级

分组0

0位,取值0

4位,取值为0~15

分组1

1位,取值为0~1

3位,取值为0~7

分组2

2位,取值为0~3

2位,取值为0~3

分组3

3位,取值为0~7

1位,取值为0~1

分组4

4位,取值为0~15

0位,取值为0

值越小,优先级越高,0是最高优先级。

分组0就是0位的抢占等级,取值只能是0;4位的响应等级,取值可以是0-15;

分组1就是1位的抢占等级,取值可以是0-1;3位的响应等级,取值可以是0-7;

分组2就是2位的抢占等级,取值可以是0-3;2位的响应等级,取值可以是0-3;

分组3就是3位的抢占等级,取值可以是0-7;1位的响应等级,取值可以是0-1;

分组4就是4位的抢占等级,取值可以是0-15;0位的响应等级,取值只能是0;

数值小的优先响应。

1.6 EXTI外部中断

  1. EXTI(Extern Interrupt外部中断;
  2. 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;
  3. 支持的触发方式上升沿(低->高)/下降沿/双边沿/软件触发;
  4. 支持的GPIO口:所有GPIO口,但相同的Pin不能同时触发中断(PA0和PB0不能同时用);
  5. 通道数:16GPIO_Pin(0-15),外加PVD输出RTC闹钟、USB唤醒以太网唤醒
  6. 触发响应方式:中断响应/事件响应。

中断响应:申请中断,让CPU执行中断函数;

事件响应:STM32对外部中断新增额外功能;当外部中断检测引脚电平变化时,正常的流程选择触发中断,但是在STM32中也可以选择触发一个事件。如果选择触发事件,那外部的中断信号就不会通向CPU了,而是通向其他外设,用来触发其他外设的操作比如触发ADC转换,触发DMA等。

总结:中断响应是正常的流程,引脚电平变化触发中断

事件响应不会触发中断,而是触发别的外设操作属于外设间的联合工作

外部中断有个功能,就是从低功耗模式的停止模式唤醒STM32;对于PVD电压电压检测,当电源电压过低恢复时,就需要PVD借助外部中断退出停止模式;对于RTC闹钟而言,有时候为了省电,RTC定一个闹钟之后,STM32会进入停止等待模式,等到闹钟响的时候再唤醒,这也需要借助外部中断。

1.7 EXTI的基本结构

原文地址:https://blog.csdn.net/Zhouzi_heng/article/details/134743673

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