stm32-NVIC中断优先级管理（以古代官职角度分析）

讲在前面的话：

博主在学习正点原子这一章节的时候很是懵，感觉摸不到门路，于是在网上找了一些相关的视频讲解，将他们的内容整合了一下，并尽量用易懂的话讲解。（本文基于stm32f103ZET6）

一、预备知识 

• 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。
•  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84个中断，包括 16 个内核中断和 68 个可屏蔽中断，具有 16 级可编程的中断优先级。
• 我们常用这68 个可屏蔽中断，在 STM32F103 系列上面，又只有 60 个（在 107 系列才有 68 个）。

所以在此我们就只针对 STM32F103 系列这 60 个可屏蔽中断进行介绍。

 学过51单片机的我们都知道他只有定时器中断、外部中断、串口中断，一般只有五个基本中断源。

而stm32里面有60个中断，这么多的中断我们如何管理呢？

所以这里就需要NVIC中断优先级分组。

 二、NVIC中断优先级分组

NVIC（Nested vectoredinterrupt controller）：嵌套向量中断控制器。

那它是如何管理中断的呢？

首先你想想看，你手底下有60号人，如果是你你打算怎么管理？

那当然是分而治之啊！拉拢一帮人给予高地位（官职），让他们帮你遏制另一些人。

换到stm32里面分配地位的就是IP[240]。

IP[240]（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！毕竟是分配地位的，STM32 的中断分组就与这个寄存器组有关。

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，而本文 STM32 只用到 了其中的前 60 个。

IP[59]~IP[0]分别对应中断 59~0。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，这高4位是给予中断地位的关键。

好，现在这 4 位开始设置官职，它把中断分为不同品级（抢占优先级），同一品级又划分了不同品阶（子优先级）。看官职先看你的品级（抢占优先级在前），品级一样看你的品阶（子优先级在后）。

好了，现在官职倒是定好了，那么如何分配呢？

前面说了高四位是给予官职的关键，所以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。

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。至于这个寄存器到底如何操作，目前我们先不用关心。

这个响应优先级就是子优先级。

抢占优先级和子优先级有什么区别呢？ 

前面我们提到过，我们把抢占优先级称为官职的品级，响应优先级称为品阶。

官职品级和品阶的概念不用我多说了吧。

抢占优先级和响应优先级有0~4， 在官职里面对于抢占优先级，我们称它有零品~四品，在官职里面数字越小地位越高，所以有一品大员的称呼。当然实际上是没有零品的，这是我造的，这里0最小，所以它地位最高，零品大员！

对于响应优先级，我们称它有零品阶~四品阶，也是数字越小地位越高。

高优先级的抢占优先级可以打断正在进行的低抢占优先级中断；

（因为我品级高，地位高，可以打断你，先做我的事）

抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断；

（咱俩品级一样，虽然你的品阶比我高，但是咱俩的级别一样，你好歹不能直接打断我做事，这不是不给我面子吗？我做完后你才能做事） 

 （咱们品级一样，级别相同，现在咱俩同时要做一件事，你的品阶高，地位也就比我高了一点，不是我怂，只是客气还是你先做吧，你做完我再做）

 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。

 （品级一样，品阶一样，你先接手，那你先做事）

 好，现在分析图中的意思。组 0~4意思就是这高四位中有几位可以设置抢占优先级。比如：

组0：这四位全部只能设置响应优先级；

组1：这四位的高一位可以设置抢占优先级，剩下三位可以设置响应优先级。

组2：这四位高两位可以设置抢占优先级，剩下两位可以设置响应优先级。

组4：这四位全部用来设置抢占优先级。

看个例子：

请注意： 

一般情况下，系统代码执行过程中，只设置一次中断优先级分组，比如分组2，设置好分组之后一般不会再改变分组。随意改变分组会导致中断管理混乱，程序出现意想不到的执行结果。 

三、相关配置函数

3.1 中断优先级分组函数

 中断优先级分组函数：

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);

看其命名NVIC Priority（优先级） Group（组） Config（配置）

转入他的释义看：

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
  assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));
  SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}

可以看到有配置SCB->AIRCR 寄存器的语句。

这个中断优先级分组函数括号里面可以填上自己想要的中断分组，比如组2

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

分组设置好之后如何设置单个中断的抢占优先级和响应优先级呢？

这其中涉及很多寄存器，先一起看看吧。

3.2相关寄存器

中断设置相关寄存器：

typedef struct
{
  __IO uint32_t ISER[8];                     
       uint32_t RESERVED0[24];                                   
  __IO uint32_t ICER[8];                     
       uint32_t RSERVED1[24];                                    
  __IO uint32_t ISPR[8];                      
       uint32_t RESERVED2[24];                                   
  __IO uint32_t ICPR[8];                     
       uint32_t RESERVED3[24];                                   
  __IO uint32_t IABR[8];                      
       uint32_t RESERVED4[56];                                   
  __IO uint8_t  IP[240];                      
       uint32_t RESERVED5[644];                                  
  __O  uint32_t STIR;                         
}  NVIC_Type;  

__IO uint8_t  IP[240]; //中断优先级控制的寄存器组

__IO uint32_t ISER[8]; //中断使能寄存器组

__IO uint32_t ICER[8]; //中断失能寄存器组

__IO uint32_t ISPR[8]; //中断挂起寄存器组

__IO uint32_t ICPR[8]; //中断解挂寄存器组

__IO uint32_t IABR[8]; //中断激活标志位寄存器组

先眼熟一下这些寄存器，然后我们再来说怎么设置。

其实在目录二中已经提到过，就是IP[240] （Interrupt Priority Registers）

中断优先级控制的寄存器组：IP[240]

 他有240个8位寄存器，每个中断使用一个寄存器来确定优先级。STM32F10x系列一共60个可屏蔽中断，所以只使用IP[59]~IP[0]。IP[59]~IP[0]分别对应中断 59~0，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。

忘记的小伙伴可以往前翻一下。

在库函数中设置抢占和响应优先级是用这个函数：

void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);

这个函数有一个指针类型成员变量，现在去看看NVIC_InitTypeDef*的释义：

typedef struct
{
  uint8_t NVIC_IRQChannel;                    
                                                  
  uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;  
 
  uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;         
 
  FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;        
} NVIC_InitTypeDef;

这里面有4个成员变量：

NVIC_IRQChannel：定义初始化的是哪个中断，这个我们可以在 stm32f10x.h 中找到 每个中断对应的名字。例如 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，子优先级位 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;// 子优先级位 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

中断使能寄存器组：ISER[8]

ISER[8]： 中断使能寄存器组

它是32位寄存器，每个位控制一个中断的使能。STM32F10x只有60个可屏蔽中断，所以只使用了

其中的ISER[0]和ISER[1]。ISER[0]的bit0~bit31分别对应中断0~31，ISER[1]的bit0~27对应中断32~59。

他的作用是使能中断，哎，这个作用是不是在哪里听过？

再看看他用的函数也是：

void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);

所以它对应的是指针类型成员变量的第四个成员变量使能：

FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd

 所以配置这个成员变量就相当于配置这个寄存器

对应的还有中断失能寄存器组。

中断失能寄存器组：ICER[8]

ICER[8]：中断失能寄存器组

他的作用是用来失能中断。

他也是32位寄存器，每个位控制一个中断的失能。STM32F10x只有60个可屏蔽中断，所以只使用

了其中的ICER[0]和ICER[1]。ICER[0]的bit0~bit31分别对应中断0~31。ICER[1]的bit0~27对应中断

32~59，配置方法跟ISER一样。也使用函数：

void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);

配置第四个成员变量失能，就是配置这个寄存器。 

作用：用来挂起中断 

 中断解挂控制寄存器组：ICPR[8]

作用：用来解挂中断 

中断激活标志位寄存器组：IABR [8]

作用：只读，通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个，如果对应位为1，说明该中断正在执行。 

3.3总结步骤

先设置中断优先级分组，比如设置为组2：

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

注意：整个系统执行过程中，只能设置一次，不要用着用着突然改了 

然后针对每个中断，设置对应的抢占优先级和响应优先级，例如：

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;// 子优先级位 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

最后如果需要挂起/解挂，查看中断当前激活状态，分别调用相关函数即可。

这个我们先不做探究。

待补充，待更新...