01嵌套向量中断控制器——NVIC
NVIC的全称是Nested vectoredinterrupt controller,即嵌套向量中断控制器。控制着整个芯片中断相关的功能,通过对NVIC寄存器进行配置可以实现对内核和片上外设的中断的控制。但是各个芯片厂商在设计芯片的时候会对 Cortex-M4内核里面的 NVIC进行裁剪,把不需要的部分去掉,所以说 STM32的 NVIC 是 Cortex-M4的 NVIC 的一个子集,只是用到了NVIC的一部分功能,其余的保留以后备用。
抢占式优先级(占先式优先级)和响应优先级(子优先级)
抢占优先级(占先式优先级)
抢占,是指打断其他中断的属性,即因为具有这个属性会出现嵌套中断(在执行中断服务函数A 的过程中被中断B 打断,执行完中断服务函数B 再继续执行中断服务函数A)。
通俗的讲,完成某一件事正常是有顺序,先完成事件 A ,再完成事件 B,假如,张三现在在做事件 A ,突然李四叫张三去做事件 B ,那么现在就有一个问题,张三是先完成事件 A ?还是去做事件 B ?这里就需要看看那个事件的优先级了,倘若事件 A ,比事件 B 比较重要,那么先完成事件 A 后再完成事件 B ,假如是事件 B, 比事件 A 比较重要,则张三需要先完成事件 B ,再回来继续完成事件 A ,不管事件 A,有没有完成。
在片内中设置好事件执行的优先级之后,总是高优先级先执行完然后再执行低优先级的。编号越低优先级越高。即 “0”的优先级最高。
响应优先级(子优先级)
响应属性则应用在抢占属性相同的情况下,当两个中断向量的抢占优先级相同时,如果两个中断同时到达, 则先处理响应优先级高的中断。
通俗的讲,同时有事件 A 、事件 B 、事件 C ,其中事件 A 的抢占优先级要高于事件 B 、事件 C ,其次事件 B 、事件 C 的抢占优先级一样,在完成事件 A 之后,假如事件 B 、事件 C 这两件事同时“到达”,那这个时候响应属性的作用就开始发挥了,假如事件 B 的响应属性高于事件 C ,则优先完成事件B。
响应和抢占优先级,有种抢占优先级里面包含着响应优先级的感觉,只不过抢占优先级强调的事,我正在做某一件事,有另外一件事来打断我现在在做的这件。响应优先级则强调的是,同时“到达”,我先处理哪一件事的问题。
NVIC 的定义
在 NVIC 有一个专门的寄存器:中断优先级寄存器 NVIC_IPRx,用来配置外部中断的优先级,IPR宽度为 8bit,原则上每个外部中断可配置的优先级为 0~255,数值越小,优先级越高。但是绝大多数 CM3 芯片都会精简设计,以致实际上支持的优先级数减少,在 F103 中,只使用了高 4bit,如下所示:
在仅剩的4位中,又包含抢占优先级和响应优先级。理论是会有16个中断源,但是STM32又进行了分组,共分为5组,如下:
在库文件misc.c和misc.h中分别用宏定义定义了 "NVIC_PtiorityGroup"这五组分组源。
#define NVIC_PriorityGroup_0 ((uint32_t)0x700) /* 0 bits for pre-emption priority
4 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_1 ((uint32_t)0x600) /* 1 bits for pre-emption priority
3 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_2 ((uint32_t)0x500) /* 2 bits for pre-emption priority
2 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_3 ((uint32_t)0x400) /* 3 bits for pre-emption priority
1 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_4 ((uint32_t)0x300) /* 4 bits for pre-emption priority
0 bits for subpriority */
通过misc.c文件中定义的 “ **NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup) ** ” 函数:
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));
/* Set the PRIGROUP[10:8] bits according to NVIC_PriorityGroup value */
SCB- >AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
配置响应优先级及应用举例
例如配置以下一位抢占优先级,三位子优先级
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);//中断优先级分组:2位的抢占,2位的子优先级
在选择完组源之后,就需要对该组的中断源、抢占优先级和响应优先级、配置通道的开启进行配置 。
通过在 misc.h 中的结构体,进行配置
typedef struct
{
uint8_t NVIC_IRQChannel;//中断源
uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;//抢占优先级
uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;//响应优先级
FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;//是否使能
} NVIC_InitTypeDef;
针对每个中断,设置对应的抢占优先级和响应优先级,下面以中断源为 "USART2_IRQn",抢占优先级为1,响应优先级为0,的例子,优先级分组为一。
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); /* 嵌套向量中断控制器组选择 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ; /* 配置USART为中断源 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; /* 抢断优先级*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; /* 子优先级 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; /* 使能中断 */
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); /* 初始化配置NVIC */
}
其中中断源通过在 "stm32f10x.h"中的结构体
typedef enum IRQn
{
.
.
.
.
.
}IRQn_Type;
至此,关于NCIV的简单配置就完成了
02外部中断/事件控制器——EXTI
EXTI简介
EXTI(External interrupt/event controller)—外部中断/事件控制器,管理了控制器的 20 个中断/事件线。每个中断/事件线都对应有一个边沿检测器,可以实现输入信号的上升沿检测和下降沿的检测。EXTI 可以实现对每个中断/事件线进行单独配置,可以单独配置为中断或者事件,以及触发事件的属性。
中断/事件线
EXTI 有 20 个中断/事件线,每个 GPIO 都可以被设置为输入线,占用 EXTI0 至 EXTI15,还有另外七根用于特定的外设事件。这里得并不是以PA的整个系列作为一个中断/事件线,而是以PA0,PB0,PC0 …… PG0作为一个中断源,如下图所示。
16个中断线的不是每个中断都有独立的中断服务函数,IO口外部中断在中断向量表中只分配了7个中断向量,也就是只能使用7个中断服务函数。
从表可以看出外部中断EXTI5_9共用一个服务函数,外部中断EXTI15_10共用一个服务函数,对应的中断函数在启动文件里面
EXTI0_IRQHandler
EXTI1_IRQHandler
EXTI2_IRQHandler
EXTI3_IRQHandler
EXTI4_IRQHandler
因为这里是通过STM32 的引脚,通过映射的方法,让GPIO具有了中断的功能,所以在使用某一个GPIO作为中断的引脚的时候,就需要调动映射服务函数。( “ stm32f10x_gpio.c” 中的 “ GPIO_EXTILineConfig”)
void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource)
{
uint32_t tmp = 0x00;
/* Check the parameters */
assert_param(IS_GPIO_EXTI_PORT_SOURCE(GPIO_PortSource));
assert_param(IS_GPIO_PIN_SOURCE(GPIO_PinSource));
tmp = ((uint32_t)0x0F) < < (0x04 * (GPIO_PinSource & (uint8_t)0x03));
AFIO- >EXTICR[GPIO_PinSource > > 0x02] &= ~tmp;
AFIO- >EXTICR[GPIO_PinSource > > 0x02] |= (((uint32_t)GPIO_PortSource) < < (0x04 * (GPIO_PinSource & (uint8_t)0x03)));
}
其中,GPIO_PortSource,通过在 stm32f10x_gpio.h 中的查找响应的指令,如下所示
#define GPIO_PortSourceGPIOA ((uint8_t)0x00)
#define GPIO_PortSourceGPIOB ((uint8_t)0x01)
#define GPIO_PortSourceGPIOC ((uint8_t)0x02)
#define GPIO_PortSourceGPIOD ((uint8_t)0x03)
#define GPIO_PortSourceGPIOE ((uint8_t)0x04)
#define GPIO_PortSourceGPIOF ((uint8_t)0x05)
#define GPIO_PortSourceGPIOG ((uint8_t)0x06)
同理,GPIO_PinSource ,通过在 stm32f10x_gpio.h 中的查找响应的指令,如下所示
#define GPIO_PinSource0 ((uint8_t)0x00)
#define GPIO_PinSource1 ((uint8_t)0x01)
#define GPIO_PinSource2 ((uint8_t)0x02)
#define GPIO_PinSource3 ((uint8_t)0x03)
#define GPIO_PinSource4 ((uint8_t)0x04)
#define GPIO_PinSource5 ((uint8_t)0x05)
#define GPIO_PinSource6 ((uint8_t)0x06)
#define GPIO_PinSource7 ((uint8_t)0x07)
#define GPIO_PinSource8 ((uint8_t)0x08)
#define GPIO_PinSource9 ((uint8_t)0x09)
#define GPIO_PinSource10 ((uint8_t)0x0A)
#define GPIO_PinSource11 ((uint8_t)0x0B)
#define GPIO_PinSource12 ((uint8_t)0x0C)
#define GPIO_PinSource13 ((uint8_t)0x0D)
#define GPIO_PinSource14 ((uint8_t)0x0E)
#define GPIO_PinSource15 ((uint8_t)0x0F)
EXTI功能框图
输入线通过边沿检测电路,检测是上升沿还是下降沿,至于哪一种触发方式,通过上升沿触发选择寄存器(EXTI_RTSR)和下降沿触发选择寄存器(EXTI_FTSR)进行相应位置置 “1”。
通过在 “stm32f10x_exti.h”中的结构体进行选择
typedef enum
{
EXTI_Trigger_Rising = 0x08,//上升沿
EXTI_Trigger_Falling = 0x0C, //下降沿
EXTI_Trigger_Rising_Falling = 0x10//双触发
}EXTITrigger_TypeDef;
在通过或门,分别有两个信号来源,一个是软件中断事件寄存器,允许我们通过程序控制就可以启动中断/事件线,另一个是边沿检测电路,假如我设置的是是上升沿触发,当外部输入输入线是上升沿的时,则边沿检测电路则会输出“1”至或门,再通过或门,有 “1”则输出是 “1”,或门的输出端分别有两个信号源去向,一个是请求挂起寄存器,一个事件屏蔽寄存器。
中断屏蔽寄存器和请求挂起寄存器的与门逻辑运算至NVIC中断寄存器,再去判断优先级等等。
事件屏蔽寄存器和事件屏蔽寄存器的与门逻辑运算至脉冲发生器,这个脉冲信号可以给其他外设电路使用,比如定时器 TIM、interwetten与威廉的赔率体系 数字转换器 ADC 等等,这样的脉冲信号一般用来触发 TIM 或者 ADC开始转换。
事件:是表示检测到某一动作(电平边沿)触发事件发生了。
中断:有某个事件发生并产生中断,并跳转到对应的中断处理程序中。
选择中断线与EXTI 初始化结构体详解
首先选择某一个GPIO作为中断的输入引脚,第一步使能起对应的时钟线,其次是配置起响应的GPIO的功能,如下
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//配置相应的Pin脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; /* 配置为浮空输入 */
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//配置相应的GPIO
"激活"该引脚之后,就需要将中断的功能赋于这个引脚,即把响应的映射功能使能,同时对该中断的详细内容进行配置.如下
首先找到以下函数进行映射使能
"RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState) "
找到"RCC_APB2Periph_AFIO"
码源:
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO ,ENABLE);
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;
/* EXTI为中断模式 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
/* 上升沿中断 */
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
/* 使能中断 */
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
下面是对应查找的位置
通过查找EXTI相应的设置结构体
EXTI_Line :——>stm32f10x_exti.h
"EXTI为中断模式":
EXTI_Trigger :
最后一步则是选择EXTI的信号源,通过下面该函数,进行配置
void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource)
以上中断服务函数的初始化就完成了,接下来则是编写中断服务函数
void EXTI0_IRQHandler (void)
{
//要执行的内容
EXTI_ClearITPendingBit( 相应的中断线);//查询相应中断线和EXTI_Line 一样
}
" EXTI0_IRQHandler "在启动文件中查找
void EXTI_ClearITPendingBit( 相应的中断线):
其作用就是清除进入中断时对寄存器某个位置 "1",进行清 "0"
理论完成,进入喜闻乐见的实验环节
以按键触发中断为例子,触发引脚为:PA1
简单的逻辑过程
EXIT.c
#include "exti.h"
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 嵌套向量中断控制器组选择 */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
/* 配置USART为中断源 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;
/* 抢断优先级*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
/* 子优先级 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
/* 使能中断 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
/* 初始化配置NVIC */
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void EXIT_config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN_FLOATING ;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_1 ;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz ;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
EXTI_InitStruct.EXTI_Line=EXTI_Line1 ;
EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd=ENABLE ;
EXTI_InitStruct.EXTI_Mode= EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger= EXTI_Trigger_Falling;
NVIC_Configuration();
EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
}
void EXTI1_IRQHandler (void)
{
SysTick_Config_delay_ms(10);
GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13 );
EXTI_ClearITPendingBit( EXTI_Line1 );//查询相应中断线和EXTI_Line 一样
}
EXIT.h
#ifndef _EXIT_H
#define _EXIT_H
#include "misc.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "systick.h"
#include "stm32f10x_exti.h"
void EXIT_config(void);
static void NVIC_Configuration(void);
#endif
main.c
#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "exti.h"
#include "systick.h"
int main(void)
{
SysTick_Init();
LED_GPIO_Config() ;
EXIT_config( );
while(1)
{
}
}
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