第十章 外部中断实验
[mw_shl_code=c,true]1.硬件平台:正点原子探索者STM32F407开发板
2.软件平台:MDK5.1
3.固件库版本:V1.4.0[/mw_shl_code]
这一章,我们将向大家介绍如何使用
STM32F4的外部输入中断。在前面几章的学习中,我们掌握了
STM32F4的
IO口最基本的操作。本章我们将介绍如何将
STM32F4的
IO口作为外部中断输入,在本章中,我们将以中断的方式,实现我们在第八章所实现的功能。本章分为如下几个部分:
10.1 STM32F4外部中断简介
10.2 硬件设计
10.3 软件设计
10.4 下载验证
10.1
STM32F4外部中断简介
STM32F4的
IO口在第六章有详细介绍,而中断管理分组管理在前面也有详细的阐述。这里我们将介绍
STM32F4外部
IO口的中断功能,通过中断的功能,达到第八章实验的效果,即:通过板载的
4个按键,控制板载的两个
LED的亮灭以及蜂鸣器的发声。
这章的代码主要分布在固件库的
stm32f4xx_exti.h和
stm32f4xx_exti.c文件中。
这里我们首先
STM32F4 IO口中断的一些基础概念。
STM32F4的每个
IO都可以作为外部中断的中断输入口,这点也是
STM32F4的强大之处。
STM32F407的中断控制器支持
22个外部中断
/事件请求。每个中断设有状态位,每个中断
/事件都有独立的触发和屏蔽设置。
STM32F407的
22个外部中断为:
EXTI线
0~15:对应外部
IO口的输入中断。
EXTI线
16:连接到
PVD输出。
EXTI线
17:连接到
RTC闹钟事件。
EXTI线
18:连接到
USB OTG FS唤醒事件。
EXTI线
19:连接到以太网唤醒事件。
EXTI线
20:连接到
USB OTG HS(在
FS中配置
)唤醒事件。
EXTI线
21:连接到
RTC入侵和时间戳事件。
EXTI线
22:连接到
RTC唤醒事件。
从上面可以看出,
STM32F4供
IO口使用的中断线只有
16个,但是
STM32F4的
IO口却远远不止
16个,那么
STM32F4是怎么把
16个中断线和
IO口一一对应起来的呢?于是
STM32就这样设计,
GPIO的管教
GPIOx.0~GPIOx.15(x=A,B,C,D,E,
F,G,H,I)分别对应中断线
0~15。这样每个中断线对应了最多
9个
IO口,以线
0为例:它对应了
GPIOA.0、
GPIOB.0、
GPIOC.0、
GPIOD.0、
GPIOE.0、
GPIOF.0、
GPIOG.0,GPIOH.0,GPIOI.0。而中断线每次只能连接到
1个
IO口上,这样就需要通过配置来决定对应的中断线配置到哪个
GPIO上了。下面我们看看
GPIO跟中断线的映射关系图:
图
10.1.1 GPIO和中断线的映射关系图
接下来我们讲解使用库函数配置外部中断的步骤。
1) 使能IO口时钟,初始化IO口为输入
首先,我们要使用
IO口作为中断输入,所以我们要使能相应的
IO口时钟,以及初始化相应的
IO口为输入模式,具体的使用方法跟我们按键实验是一致的。这里就不做过多讲解。
2) 开启SYSCFG时钟,设置IO口与中断线的映射关系。
接下来,我们要配置
GPIO与中断线的映射关系,那么我们首先需要打开
SYSCFG时钟。
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,
ENABLE);//使能
SYSCFG时钟
这里大家一定要注意,只要我们使用到外部中断,就必须打开
SYSCFG时钟。
接下来,我们配置
GPIO与中断线的映射关系。在库函数中,配置
GPIO与中断线的映射关系的函数
SYSCFG_EXTILineConfig ()来实现的:
void SYSCFG_EXTILineConfig(uint8_t
EXTI_PortSourceGPIOx, uint8_t EXTI_PinSourcex);
该函数将
GPIO端口与中断线映射起来,使用范例是:
SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA,
EXTI_PinSource0);
将中断线
0与
GPIOA映射起来,那么很显然是
GPIOA.0与
EXTI1中断线连接了。设置好中断
线映射之后,那么到底来自这个
IO口的中断是通过什么方式触发的呢?接下来我们就要设置该中断线上中断的初始化参数了。
3) 初始化线上中断,设置触发条件等。
中断线上中断的初始化是通过函数
EXTI_Init()实现的。
EXTI_Init()函数的定义是:
void EXTI_Init(EXTI_InitTypeDef* EXTI_InitStruct);
下面我们用一个使用范例来说明这个函数的使用:
EXTI_InitTypeDef
EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line4;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode =
EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); //初始化外设
EXTI寄存器
上面的例子设置中断线
4上的中断为下降沿触发。
STM32的外设的初始化都是通过结构体来设置初始值的,这里就不再讲解结构体初始化的过程了。我们来看看结构体
EXTI_InitTypeDef的成员变量:
typedef struct
{ uint32_t EXTI_Line;
EXTIMode_TypeDef
EXTI_Mode;
EXTITrigger_TypeDef EXTI_Trigger;
FunctionalState EXTI_LineCmd;
}EXTI_InitTypeDef;
从定义可以看出,有
4个参数需要设置。第一个参数是中断线的标号,对于我们的外部中断,取值范围为
EXTI_Line0~EXTI_Line15。这个在上面已经讲过中断线的概念。也就是说,这个函数配置的是某个中断线上的中断参数。第二个参数是中断模式,可选值为中断
EXTI_Mode_Interrupt和事件
EXTI_Mode_Event。第三个参数是触发方式,可以是下降沿触发
EXTI_Trigger_Falling,上升沿触发
EXTI_Trigger_Rising,或者任意电平(上升沿和下降沿)触发
EXTI_Trigger_Rising_Falling,相信学过
51的对这个不难理解。最后一个参数就是使能中断线了。
4) 配置中断分组(NVIC),并使能中断。
我们设置好中断线和
GPIO映射关系,然后又设置好了中断的触发模式等初始化参数。既然是外部中断,涉及到中断我们当然还要设置
NVIC中断优先级。这个在前面已经讲解过,这里我们就接着上面的范例,
设置中断线
2的中断优先级。
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn;
//使能按键外部中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority
= 0x02; //抢占优先级
2,
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =
0x02; //响应优先级
2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //中断优先级分组初始化
上面这段代码相信大家都不陌生,我们在前面的串口实验的时候讲解过,这里不再讲解。
5) 编写中断服务函数。
我们配置完中断优先级之后,接着我们要做的就是编写中断服务函数。中断服务函数的名字是在
MDK中事先有定义的。这里需要说明一下,
STM32F4的
IO口外部中断函数只有
7个,分别为:
EXPORT
EXTI0_IRQHandler
EXPORT
EXTI1_IRQHandler
EXPORT
EXTI2_IRQHandler
EXPORT
EXTI3_IRQHandler
EXPORT
EXTI4_IRQHandler
EXPORT
EXTI9_5_IRQHandler
EXPORT
EXTI15_10_IRQHandler
中断线
0-4每个中断线对应一个中断函数,中断线
5-9共用中断函数
EXTI9_5_IRQHandler,中断线
10-15共用中断函数
EXTI15_10_IRQHandler。在编写中断服务函数的时候会经常使用到两个函数,第一个函数是判断某个中断线上的中断是否发生(标志位是否置位):
ITStatus EXTI_GetITStatus(uint32_t EXTI_Line);
这个函数一般使用在中断服务函数的开头判断中断是否发生。另一个函数是清除某个中断线上的中断标志位:
void EXTI_ClearITPendingBit(uint32_t EXTI_Line);
这个函数一般应用在中断服务函数结束之前,清除中断标志位。
常用的中断服务函数格式为:
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3)!=RESET)//判断某个线上的中断是否发生
{ …中断逻辑
…
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3); //清除
LINE上的中断标志位
}
}
在这里需要说明一下,固件库还提供了两个函数用来判断外部中断状态以及清除外部状态标志位的函数
EXTI_GetFlagStatus和
EXTI_ClearFlag,他们的作用和前面两个函数的作用类似。只是在
EXTI_GetITStatus函数中会先判断这种中断是否使能,使能了才去判断中断标志位,而
EXTI_GetFlagStatus直接用来判断状态标志位。
讲到这里,相信大家对于
STM32的
IO口外部中断已经有了一定了了解。下面我们再总结一下使用
IO口外部中断的一般步骤:
1)使能
IO口时钟,初始化
IO口为输入。
2)使能
SYSCFG时钟,设置
IO口与中断线的映射关系。
3)初始化线上中断,设置触发条件等。
4)配置中断分组(
NVIC),并使能中断。
5)编写中断服务函数。
通过以上几个步骤的设置,我们就可以正常使用外部中断了。
本章,我们要实现同第八章差不多的功能,但是这里我们使用的是中断来检测按键,还是
KEY_UP控制蜂鸣器,按一次叫,再按一次停;
KEY2控制
DS0,按一次亮,再按一次灭;
KEY1控制
DS1,效果同
KEY2;
KEY0则同时控制
DS0和
DS1,按一次,他们的状态就翻转一次。
10.2 硬件设计
本实验用到的硬件资源和第八章实验的一模一样,不再多做介绍了。
10.3 软件设计
软件设计我们直接打开我们的光盘的实验
5的工程,可以看到相比上一个工程,我们的
HARDWARE目录下面增加了
exti.c文件,同时固件库目录增加了
stm32f4xx_exti.c文件。
exit.c文件总共包含
5个函数。一个是外部中断初始化函数
void EXTIX_Init(void),另外
4个都是中断服务函数。
void EXTI0_IRQHandler(void)是外部中断
0的服务函数,负责
WK_UP按键的中断检测;
void EXTI2_IRQHandler(void)是外部中断
2的服务函数,负责
KEY2按键的中断检测;
void EXTI3_IRQHandler(void)是外部中断
3的服务函数,负责
KEY1按键的中断检测;
void EXTI4_IRQHandler(void)是外部中断
4的服务函数,负责
KEY0按键的中断检测;
extic.c代码如下:
//外部中断
0服务程序
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10); //消抖
if(WK_UP==1)
{ BEEP=!BEEP; //蜂鸣器翻转
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); //清除
LINE0上的中断标志位
}
//外部中断
2服务程序
void EXTI2_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10); //消抖
if(KEY2==0)
{ LED0=!LED0;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2);//清除
LINE2上的中断标志位
}
//外部中断
3服务程序
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10); //消抖
if(KEY1==0)
{ LED1=!LED1;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3); //清除
LINE3上的中断标志位
}
//外部中断
4服务程序
void EXTI4_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10); //消抖
if(KEY0==0)
{ LED0=!LED0;
LED1=!LED1;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);//清除
LINE4上的中断标志位
}
//外部中断初始化程序
//初始化
PE2~4,PA0为中断输入
.
void EXTIX_Init(void)
{
NVIC_InitTypeDef
NVIC_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef
EXTI_InitStructure;
KEY_Init(); //按键对应的
IO口初始化
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);//使能
SYSCFG时钟
SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOE, EXTI_PinSource2);//PE2连接线
2
SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOE, EXTI_PinSource3);//PE3连接线
3
SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOE, EXTI_PinSource4);//PE4连接线
4
SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0);//PA0连接线
0
/* 配置
EXTI_Line0 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;//LINE0
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断事件
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //上升沿触发
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//使能
LINE0
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);/
/* 配置
EXTI_Line2,3,4 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line2 | EXTI_Line3 | EXTI_Line4;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断事件
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; //下降沿触发
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//中断线使能
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;//外部中断
0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00;//抢占优先级
0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;//响应优先级
2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
NVIC
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn;//外部中断
2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x03;//抢占优先级
3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;//响应优先级
2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
NVIC
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;//外部中断
3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;//抢占优先级
2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;//响应优先级
2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
NVIC
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI4_IRQn;//外部中断
4
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;//抢占优先级
1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;//响应优先级
2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
NVIC
}
exti.c文件总共包含
5个函数。一个是外部中断初始化函数
void EXTIX_Init(void),另外
4个都是中断服务函数。
void
EXTI0_IRQHandler(void)是外部中断
0的服务函数,负责
KEY_UP按键的中断检测;
void EXTI2_IRQHandler(void)是外部中断
2的服务函数,负责
KEY2按键的中断检测;
void EXTI3_IRQHandler(void)是外部中断
3的服务函数,负责
KEY1按键的中断检测;
void EXTI4_IRQHandler(void)是外部中断
4的服务函数,负责
KEY0按键的中断检测;
下面我们分别介绍这几个函数。
首先是外部中断初始化函数
void EXTIX_Init(void),该函数严格按照我们之前的步骤来初始化外部中断,首先调用
KEY_Init,利用第八章按键初始化函数,来初始化外部中断输入的
IO口,接着调用
RCC_APB2PeriphClockCmd 函数来使能
SYSCFG时钟。接着调用函数
SYSCFG_EXTILineConfig配置中断线和
GPIO的映射关系,然后初始化中断线和配置中断优先级。需要说明的是因为我们的
KEY_UP按键是高电平有效的,而
KEY0、
KEY1和
KEY2是低电平有效的,所以我们设置
KEY_UP为上升沿触发中断,而
KEY0、
KEY1和
KEY2则设置为下降沿触发。这里我们,把按键的抢占优先级设置成一样,而响应优先级不同,这四个按键,
KEY0的优先级最高。
接下来我们介绍各个按键的中断服务函数,一共
4个。先看
KEY_UP的中断服务函数
void EXTI0_IRQHandler(void),该函数代码比较简单,先延时
10ms以消抖,再检测
KEY_UP是否还是为高电平,如果是,则执行此次操作(翻转蜂鸣器控制信号),如果不是,则直接跳过,在最后有一句
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);通过该句清除已经发生的中断请求。同样,我们可以发现
KEY0、
KEY1和
KEY2的中断服务函数和
KEY_UP按键的十分相似,我们就不逐个介绍了。
这里向大家重申一下,
STM32F4的外部中断
0~4都有单独的中断服务函数,但是从
5开始,他们就没有单独的服务函数了,而是多个中断共用一个服务函数,比如外部中断
5~9的中断服务函数为:
void EXTI9_5_IRQHandler(void),类似的,
void EXTI15_10_IRQHandler(void)就是外部中断
10~15的中断服务函数。另外,
STM32F4所有中断服务函数的名字,都已经在
startup_stm32f40_41xx.s里面定义好了,如果有不知道的,去这个文件里面找就可以了。
exti.h头文件里面主要是一个函数申明,比较简单,这里不做过多讲解。
接下来我们看看主函数,
main函数代码如下:
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组
2
delay_init(168); //初始化延时函数
uart_init(115200);
//串口初始化
LED_Init(); //初始化
LED端口
BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器端口
EXTIX_Init(); //初始化外部中断输入
LED0=0;
//先点亮红灯
while(1)
{ printf("OK
"); //打印
OK提示程序运行
delay_ms(1000); //每隔
1s打印一次
}
}
该部分代码很简单,先设置系统优先级分组,延时函数以及串口等外设。然后在初始化完中断后,点亮
LED0,就进入死循环等待了,这里死循环里面通过一个
printf函数来告诉我们系统正在运行,在中断发生后,就执行相应的处理,从而实现第八章类似的功能。
10.4 下载验证
在编译成功之后,我们就可以下载代码到探索者
STM32F4开发板上,实际验证一下我们的程序是否正确。下载代码后,在串口调试助手里面可以看到如图
10.4.1所示信息:
图
10.4.1 串口收到的数据
从图
10.4.1可以看出,程序已经在运行了,此时可以通过按下
KEY0、
KEY1、
KEY2和
KEY_UP来观察
DS0、
DS1以及蜂鸣器是否跟着按键的变化而变化。
4.5 STM32 NVIC中断优先级管理
CM4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
STM32F4并没有使用
CM4内核的全部东西,而是只用了它的一部分。
STM32F40xx/STM32F41xx总共有
92个中断,
STM32F42xx/STM32F43xx则总共有
96个中断,以下仅以
STM32F40xx/41xx为例讲解。
STM32F40xx/STM32F41xx的
92个中断里面,包括
10个内核中断和
82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
82个可屏蔽中断。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
{
__IO
uint32_t ISER[8]; /*!< Interrupt Set Enable Register */
uint32_t RESERVED0[24];
__IO
uint32_t ICER[8]; /*!< Interrupt Clear Enable
Register */
uint32_t RSERVED1[24];
__IO
uint32_t ISPR[8]; /*!< Interrupt Set Pending
Register */
uint32_t RESERVED2[24];
__IO
uint32_t ICPR[8]; /*!< Interrupt Clear Pending
Register */
uint32_t RESERVED3[24];
__IO
uint32_t IABR[8]; /*!< Interrupt Active bit
Register */
uint32_t RESERVED4[56];
__IO
uint8_t IP[240]; /*!<
Interrupt Priority Register, 8Bit wide */
uint32_t RESERVED5[644];
__O uint32_t STIR; /*!<
Software Trigger Interrupt Register
*/
}
NVIC_Type;
STM32F4的中断在这些寄存器的控制下有序的执行的。只有了解这些中断寄存器,才能方便的使用
STM32F4的中断。下面重点介绍这几个寄存器:
ISER[8]:
ISER全称是:
Interrupt Set-Enable Registers,这是一个中断使能寄存器组。上面说了
CM4内核支持
256个中断,这里用
8个
32位寄存器来控制,每个位控制一个中断。但是
STM32F4的可屏蔽中断最多只有
82个,所以对我们来说,有用的就是三个(
ISER[0~2]),总共可以表示
96个中断。而
STM32F4只用了其中的前
82个。
ISER[0]的
bit0~31分别对应中断
0~31;
ISER[1]的
bit0~32对应中断
32~63;
ISER[2]的
bit0~17对应中断
64~81;这样总共
82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
stm32f4xx.h里面的第
188行处。
ICER[8]: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。
ISPR[8]: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[8]: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[8]:全称是:
Interrupt 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。
IP[240]: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!
STM32F4的中断分组与这个寄存器组密切相关。
IP寄存器组由
240个
8bit的寄存器组成,每个可屏蔽中断占用
8bit,这样总共可以表示
240个可屏蔽中断。而
STM32F4只用到了其中的
82个。
IP[81]~IP[0]分别对应中断
81~0。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响应优先级。抢占优先级在前,响应优先级在后。而这两个优先级各占几个位又要根据
SCB->AIRCR中的中断分组设置来决定。
这里简单介绍一下
STM32F4的中断分组:
STM32F4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。具体的分配关系如表
4.5.1所示:
组
AIRCR[10:8]
bit[7:4]分配情况
分配结果
0
111
0:4
0位抢占优先级,4位响应优先级
1
110
1:3
1位抢占优先级,3位响应优先级
2
101
2:2
2位抢占优先级,2位响应优先级
3
100
3:1
3位抢占优先级,1位响应优先级
4
011
4:0
4位抢占优先级,0位响应优先级
表
4.5.1AIRCR中断分组设置表
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
82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或
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。
这里需要注意两点:第一,如果两个中断的抢占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;第二,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。
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_WKUP中断
)的抢占优先级为
2,响应优先级为
1。中断
6(外部中断
0)的抢占优先级为
3,响应优先级为
0。中断
7(外部中断
1)的抢占优先级为
2,响应优先级为
0。那么这
3个中断的优先级顺序为:中断
7>中断
3>中断
6。
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
STM32F4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。
通过以上介绍,我们熟悉了
STM32F4中断设置的大致过程。接下来我们介绍如何使用库函数实现以上中断分组设置以及中断优先级管理,使得我们以后的中断设置简单化。
NVIC中断管理函数主要在
misc.c文件里面。
首先要讲解的是中断优先级分组函数
NVIC_PriorityGroupConfig,其函数申明如下:
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t
NVIC_PriorityGroup);
这个函数的作用是对中断的优先级进行分组,这个函数在系统中只能被调用一次,一旦分组确定就最好不要更改。这个函数我们可以找到其实现:
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t
NVIC_PriorityGroup)
{
assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));
SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}
从函数体可以看出,这个函数唯一目的就是通过设置
SCB->AIRCR寄存器来设置中断优先级分组,这在前面寄存器讲解的过程中已经讲到。而其入口参数通过双击选中函数体里面的“
IS_NVIC_PRIORITY_GROUP”然后右键“
Go to defition of …”可以查看到为:
#define IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(GROUP)
(((GROUP)
== NVIC_PriorityGroup_0) ||
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_1) ||
((GROUP) ==
NVIC_PriorityGroup_2) ||
((GROUP) ==
NVIC_PriorityGroup_3) ||
((GROUP) ==
NVIC_PriorityGroup_4))
这也是我们上面表
4.5.1讲解的,分组范围为
0-4。比如我们设置整个系统的中断优先级分组值为
2,那么方法是:
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
这样就确定了一共为“
2位抢占优先级,
2位响应优先级”。
设置好了系统中断分组,那么对于每个中断我们又怎么确定他的抢占优先级和响应优先级呢?下面我们讲解一个重要的函数为中断初始化函数
NVIC_Init,其函数申明为:
void
NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)
其中
NVIC_InitTypeDef是一个结构体,我们可以看看结构体的成员变量:
typedef struct
{
uint8_t
NVIC_IRQChannel;
uint8_t
NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;
uint8_t
NVIC_IRQChannelSubPriority;
FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;
} NVIC_InitTypeDef;
NVIC_InitTypeDef结构体中间有三个成员变量,这三个成员变量的作用是:
NVIC_IRQChannel:定义初始化的是哪个中断,这个我们可以在
stm32f4xx.h中定义的枚举类
型
IRQn的成员变量中可以找到每个中断对应的名字。例如串口
1对应
USART1_IRQn。
NVIC_IRQChannelPreemptionPriority:定义这个中断的抢占优先级别。
NVIC_IRQChannelSubPriority:定义这个中断的响应优先级别。
NVIC_IRQChannelCmd:该中断通道是否使能。
比如我们要使能串口
1的中断,同时设置抢占优先级为
1,响应优先级位
2,初始化的方法是:
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =
USART1_IRQn;//串口
1中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1
;// 抢占优先级为
1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority
= 2;// 响应优先级位
2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd
= ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据上面指定的参数初始化
NVIC寄存器
这里我们讲解了中断的分组的概念以及设定优先级值的方法,至于每种优先级还有一些关于清除中断,查看中断状态,这在后面我们讲解每个中断的时候会详细讲解到。最后我们总结一下中断优先级设置的步骤:
1. 系统运行开始的时候设置中断分组。确定组号,也就是确定抢占优先级和响应优先级的分配位数。调用函数为
NVIC_PriorityGroupConfig();
2. 设置所用到的中断的中断优先级别。对每个中断调用函数为
NVIC_Init();
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