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STM32中断管理函数

CM3 内核支持256 个中断,其中包含了16 个内核中断和240 个外部中断,并且具有256级的可编程中断设置。但STM32 并没有使用CM3 内核的全部东西,而是只用了它的一部分。STM32 有76 个中断,包括16 个内核中断和60 个可屏蔽中断,具有16 级可编程的中断优先级。而我们常用的就是这60 个可屏蔽中断,所以我们就只针对这60 个可屏蔽中断进行介绍。在 MDK 内,与NVIC 相关的寄存器,MDK 为其定义了如下的结构体:typedef struct{vu32 ISER[2];u32 RESERVED0[30];vu32 ICER[2];u32 RSERVED1[30];vu32 ISPR[2];u32 RESERVED2[30];vu32 ICPR[2];u32 RESERVED3[30];vu32 IABR[2];u32 RESERVED4[62];vu32 IPR[15];} NVIC_TypeDef;STM32 的中断在这些寄存器的控制下有序的执行的。了解这些中断寄存器,你才能方便的使用STM32 的中断。下面重点介绍这几个寄存器:ISER[2]:ISER 全称是:Interrupt Set-Enable Registers,这是一个中断使能寄存器组。上面说了STM32 的可屏蔽中断只有60 个,这里用了2 个32 位的寄存器,总共可以表示64 个中断。而STM32 只用了其中的前60 位。ISER[0]的bit0~bit31 分别对应中断0~31。ISER[1]的bit0~27对应中断32~59;这样总共60 个中断就分别对应上了。你要使能某个中断,必须设置相应的ISER位为1,使该中断被使能(这里仅仅是使能,还要配合中断分组、屏蔽、IO 口映射等设置才算是一个完整的中断设置)。具体每一位对应哪个中断,请参考stm32f10x_nvic..h 里面的第36 行处。ICER[2]:全称是:Interrupt Clear-Enable Registers,是一个中断除能寄存器组。该寄存器组与ISER 的作用恰好相反,是用来清除某个中断的使能的。其对应位的功能,也和ICER 一样。这里要专门设置一个ICER 来清除中断位,而不是向ISER 写0 来清除,是因为NVIC 的这些寄存器都是写1 有效的,写0 是无效的。具体为什么这么设计,请看《CM3 权威指南》第125 页,NVIC 概览一章。ISPR[2]:全称是:Interrupt Set-Pending Registers,是一个中断挂起控制寄存器组。每个位对应的中断和ISER 是一样的。通过置1,可以将正在进行的中断挂起,而执行同级或更高级别的中断。写0 是无效的。ICPR[2]:全称是:Interrupt Clear-Pending Registers,是一个中断解挂控制寄存器组。其作用与ISPR 相反,对应位也和ISER 是一样的。通过设置1,可以将挂起的中断接挂。写0 无效。IABR[2]:全称是:Active Bit Registers,是一个中断激活标志位寄存器组。对应位所代表

的中断和ISER 一样,如果为1,则表示该位所对应的中断正在被执行。这是一个只读寄存器,通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个。在中断执行完了由硬件自动清零。IPR[15]:全称是:Interrupt Priority Registers,是一个中断优先级控制的寄存器组。这个寄存器组相当重要!STM32 的中断分组与这个寄存器组密切相关。IPR 寄存器组由15 32bit 寄存器组成,每个可屏蔽中断占用8bit,这样总共可以表示15*4=60 个可屏蔽中断。刚好和STM32 的可屏蔽中断数相等。IPR[0][31~24][23~16][15~8][7~0]分别对应中中断3~0依次类推,总共对应60 个外部中断。而每个可屏蔽中断占用的8bit 并没有全部使用,而是只用了高4 位。这4 位,又分为抢占优先级和子优先级。抢占优先级在前,子优先级在后。而这两个优先级各占几个位又要根据SCB->AIRCR 中中断分组的设置来决定。这里简单介绍一下 STM32 的中断分组:STM32 将中断分为5 个组,组0~4。该分组的设置是由SCB->AIRCR 寄存器的bit10~8 来定义的。具体的分配关系如下表所示:

通过这个表,我们就可以清楚的看到组 0~4 对应的配置关系,例如组设置为3,那么此时所有的60 个中断,每个中断的中断优先寄存器的高四位中的最高3 位是抢占优先级,低1 位是响应优先级。每个中断,你可以设置抢占优先级为0~7,响应优先级为1 0。抢占优先级的级别高于响应优先级。而数值越小所代表的优先级就越高。结合实例说明一下:假定设置中断优先级组为2,然后设置中断3(RTC 中断)的抢占优先级3,响应优先级为1。中断6(外部中断0)的抢占优先级为4,响应优先级为0。中断7(外部中断1)的抢占优先级为3,响应优先级为0。那么这3 个中断的优先级顺序为:中断7>3>中断6这里需要注意 2 点:如果两个中断的响应优先级和响应优先级都是一样的话,则看哪个中断先发生就先执行。高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。而抢占优先级相同的中断,高优先级的响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。上面例子中的中断3 和中断7都可以打断中断6 的中断。而中断7 和中断3 却不可以相互打断!通过以上介绍,我们熟悉了 STM32 中断设置的大致过程。接下来我们介绍如何使用函数实现以上中断设置,使得我们以后的中断设置简单化。第一个介绍的是NVIC 的分组函数MY_NVIC_PriorityGroupConfig,该函数的参数NVIC_Group 为要设置的分组号,可选范围为0~4,总共5 组。如果参数非法,将可能导致不

可预料的结果。MY_NVIC_PriorityGroupConfig 函数代码如下://设置NVIC 分组//NVIC_Group:NVIC 分组 0~4 总共5 void MY_NVIC_PriorityGroupConfig(u8 NVIC_Group){u32 temptemp1;temp1=(~NVIC_Group)&0x07;//取后三位

temp1<<=8;temp=SCB->AIRCR; //读取先前的设置temp&=0X0000F8FF; //清空先前分组temp|=0X05FA0000; //写入钥匙temp|=temp1;SCB->AIRCR=temp; //设置分组}通过前面的介绍,我们知道STM32 5 个分组是通过设置SCB->AIRCR BIT[10:8]来实现的,而通过2.7.2.1 的介绍我们知道SCB->AIRCR 的修改需要通过在高16 位写入0X05FA 个密钥才能修改的,故在设置AIRCR 之前,应该把密钥加入到要写入的内容的高16 位,以保证能正常的写入AIRCR。在修改AIRCR 的时候,我们一般采用读->->写的步骤,来实现不改变AIRCR 原来的其他设置。以上就是MY_NVIC_PriorityGroupConfig 函数设置中断优先级分组的思路。第 二 个 函 数 是NVIC 设置函数MY_NVIC_Init , 该函数有4 个参数, 分别为:NVIC_PreemptionPriority NVIC_SubPriority NVIC_Channel NVIC_Group 。第一个参数NVIC_PreemptionPriority 为中断抢占优先级数值,第二个参数NVIC_SubPriority 为中断子优先级数值,前两个参数的值必须在规定范围内,否则也可能产生意想不到的错误。第三个参数NVIC_Channel 为中断的编号(范围为0~59),最后一个参数NVIC_Group 为中断分组设置(范围为0~4)。该函数代码如下://设置NVIC//NVIC_PreemptionPriority:抢占优先级//NVIC_SubPriority :响应优先级//NVIC_Channel :中断编号//NVIC_Group :中断分组 0~4//注意优先级不能超过设定的组的范围!否则会有意想不到的错误//组划分://0:0 位抢占优先级,4 位响应优先级//1:1 位抢占优先级,3 位响应优先级//2:2 位抢占优先级,2 位响应优先级//3:3 位抢占优先级,1 位响应优先级//4:4 位抢占优先级,0 位响应优先级//NVIC_SubPriority NVIC_PreemptionPriority 的原则是,数值越小,越优先void MY_NVIC_Init(u8 NVIC_PreemptionPriorityu8 NVIC_SubPriorityu8 NVIC_Channelu8 NVIC_Group){u32 temp;u8 IPRADDR=NVIC_Channel/4; //每组只能存4 个,得到组地址u8 IPROFFSET=NVIC_Channel%4;//在组内的偏移IPROFFSET=IPROFFSET*8+4; //得到偏移的确切位置MY_NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_Group);//设置分组temp=NVIC_PreemptionPriority<<(4-NVIC_Group);temp|=NVIC_SubPriority&(0x0f>>NVIC_Group);temp&=0xf;//取低四位

if(NVIC_Channel<32)NVIC->ISER[0]|=1<使能中断位(要清除的话,相反操作就OK)else NVIC->ISER[1]|=1<<(NVIC_Channel-32);NVIC->IPR[IPRADDR]|=temp<设置响应优先级和抢断优先级}通过前面的介绍,我们知道每个可屏蔽中断的优先级的设置是在IPR 寄存器组里面的,每个中断占8 位,但只用了其中的4 个位,以上代码就是根据中断分组情况,来设置每个中断对应的高4 位的数值的。当然在该函数里面还引用了MY_NVIC_PriorityGroupConfig 这个函数来设置分组。其实这个分组函数在每个系统里面只要设置一次就够了,设置多次,则是以最后的那一次为准。但是只要多次设置的组号都是一样,就没事。否则前面设置的中断会因为后面组的变化优先级会发生改变,这点在使用的时候要特别注意!一个系统代码里面,所有的中断分组都要统一!!,以上代码对要配置的中断号默认是开启中断的。也就是ISER 中的值设置为1了。通过以上两个函数就实现了对 NVIC 的管理和配置。但是外部中断的设置,还需要配置相关寄存器才可以。下面就介绍外部中断的配置和使用。STM32 EXTI 控制器支持19 个外部中断/事件请求。每个中断设有状态位,每个中断/件都有独立的触发和屏蔽设置。STM32 19 个外部中断为:线 0~15:对应外部IO 口的输入中断。线 16:连接到PVD 输出。线 17:连接到RTC 闹钟事件。线 18:连接到USB 唤醒事件。对于外部中断 EXTI 控制MDK 定义了如下结构体:typedef struct{vu32 IMR;vu32 EMR;vu32 RTSR;vu32 FTSR;vu32 SWIER;vu32 PR;} EXTI_TypeDef;通过这些寄存器的设置,就可以对外部中断进行详细设置了。下面我们就重点介绍这些寄存器的作用。IMR:中断屏蔽寄存器。这是一个32 寄存器。但是只有前19 位有效。当位x 设置为1 时,则开启这个线上的中断,否则关闭该线上的中断。EMR:事件屏蔽寄存器,同IMR,只是该寄存器是针对事件的屏蔽和开启。RTSR:上升沿触发选择寄存器。该寄存器同IMR,也是一个32 为的寄存器,只有前19位有效。位x 对应线x 上的上升沿触发,如果设置为1,则是允许上升沿触发中断/事件。否则,不允许。FTSR:下降沿触发选择寄存器。同PTSR,不过这个寄存器是设置下降沿的。下降沿和上升沿可以被同时设置,这样就变成了任意电平触发了。

SWIER:软件中断事件寄存器。通过向该寄存器的位x 写入1,在未设置IMR EMR 时候,将设置PR 中相应位挂起。如果设置了IMR EMR 时将产生一次中断。被设置的SWIER位,将会在PR 中的对应位清除后清除。PR:挂起寄存器。当外部中断线上发生了选择的边沿事件,该寄存器的对应位会被置为10,表示对应线上没有发生触发请求。通过向该寄存器的对应位写入1 可以清除该位。在中断服务函数里面经常会要向该寄存器的对应位写1 来清除中断请求。以上就是与中断相关寄存器的介绍,更详细的介绍,请参考《STM32 参考手册》第95 页,8.3 EXTI 寄存器描述这一章。通过以上配置就可以正常设置外部中断了,但是外部 IO 口的中断,还需要一个寄存器配置,也就是IO 复用里的外部中断配置寄存器EXTICR。这是因为STM32 任何一个IO 口都可以配置成中断输入口,但是IO 口的数目远大于中断线数(16 个)。于是STM32 就这样设计,GPIOA~GPIOG [15:0]分别对应中断线15~0。这样每个中断线对应了最多7 IO 口,以线0为例:它对应了GPIOA.0PIOB.0GPIOC.0GPIOD.0GPIOE.0GPIOF.0GPIOG.0。而中断线每次只能连接到1 IO 口上,这样就需要EXTICR来决定对应的中断线配置到哪个GPIO上了。EXTICR AFIO 的结构体中定义,如下:typedef struct{vu32 EVCR;vu32 MAPR;vu32 EXTICR[4];} AFIO_TypeDef;EXTICR 寄存器组,总共有4 个,因为编译器的寄存器组都是从0 开始编号的,所以EXTICR[0]~ EXTICR[3],对应《STM32 参考手册》里的EXTICR1~ EXTICR 4。每个EXTICR只用了其低16 位。EXTICR[0]的分配如下:

比如如我要设置 GPIOB.1 映射到1,则只要设置EXTICR[0]bit[7:4]0001 即可。默认都是0000 即映射到GPIOA。从图5.7 中可以看出,EXTICR[0]只管了GPIO 0~3 端口,相应的其他端口由EXTICR[1~3]管理。具体请参考《STM32 参考手册》第126~128 页。通过对上面的分析我们就可以完成对外部中断的配置了。该函数为 Ex_NVIC_Config,该

函数有3 个参数:GPIOx GPIOA~G0~6),在sys.h 里面有定义。代表要配置的IO 口。BITx则代表这个IO 口的第几位。TRIM 为触发方式,低2 位有效(0x01 代表下降触发;0x02 代表上升沿触发;0x03 代表任意电平触发)。其代码如下://外部中断配置函数//只针对GPIOA~G;不包括PVDRTC USB 唤醒这三个//参数:GPIOx:0~6,代表GPIOA~G;BITx:需要使能的位;TRIM:触发模式,1,下升沿;2,上降沿;3,任意电平触发//该函数一次只能配置1 IO 口,多个IO 口,需多次调用//该函数会自动开启对应中断,以及屏蔽线void Ex_NVIC_Config(u8 GPIOxu8 BITxu8 TRIM){u8 EXTADDR;u8 EXTOFFSET;EXTADDR=BITx/4;//得到中断寄存器组的编号EXTOFFSET=(BITx%4)*4;RCC->APB2ENR|=0x01;//使能io 复用时钟AFIO->EXTICR[EXTADDR]|=GPIOx<映射到GPIOx.BITx//自动设置EXTI->IMR|=1<开启line BITx 上的中断EXTI->EMR|=1<不屏蔽line BITx 上的事件if(TRIM&0x01)EXTI->FTSR|=1<上事件下降沿触发if(TRIM&0x02)EXTI->RTSR|=1<上事件上升降沿触发}Ex_NVIC_Config 完全是按照我们之前的分析来编写的,首先根据GPIOx 的位得到中断寄存器组的编号,即EXTICR 的编号,在EXTICR 里面配置中断线应该配置到GPIOx 的哪个位。然后使能该位的中断及事件,最后配置触发方式。这样就完成了外部中断的的配置了。从代码中可以看到该函数默认是开启中断和事件的。其次还要注意的一点就是该函数一次只能配置一IO 口,如果你有多个IO 口需要配置,则多次调用这个函数就可以了。至此,我们对 STM32 的中断管理就介绍结束了。当然还有中断响应函数,我们这里没有介绍,这个在后面的实例中会向各位讲述的。

 

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lingyan
LV.8
2
2018-09-16 06:09
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