STM32(Cortex-M3)中的優(yōu)先級(jí)概念

STM32(Cortex-M3)中有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的概念——搶占式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，有人把響應(yīng)優(yōu)先級(jí)稱作'亞優(yōu)先級(jí)'或'副優(yōu)先級(jí)'，每個(gè)中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級(jí)。

具有高搶占式優(yōu)先級(jí)的中斷可以在具有低搶占式優(yōu)先級(jí)的中斷處理過程中被響應(yīng)，即中斷嵌套，或者說高搶占式優(yōu)先級(jí)的中斷可以嵌套低搶占式優(yōu)先級(jí)的中斷。

當(dāng)兩個(gè)中斷源的搶占式優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，這兩個(gè)中斷將沒有嵌套關(guān)系，當(dāng)一個(gè)中斷到來后，如果正在處理另一個(gè)中斷，這個(gè)后到來的中斷就要等到前一個(gè)中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個(gè)中斷同時(shí)到達(dá)，則中斷控制器根據(jù)他們的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高低來決定先處理哪一個(gè)；如果他們的搶占式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)都相等，則根據(jù)他們在中斷表中的排位順序決定先處理哪一個(gè)。

既然每個(gè)中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級(jí)，就需要有相應(yīng)的寄存器位記錄每個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)；在Cortex-M3中定義了8個(gè)比特位用于設(shè)置中斷源的優(yōu)先級(jí)，這8個(gè)比特位可以有8種分配方式，如下：

所有8位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低7位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低6位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低5位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
最高4位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
最高5位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
最高6位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
最高7位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)

這就是優(yōu)先級(jí)分組的概念。

Cortex-M3允許具有較少中斷源時(shí)使用較少的寄存器位指定中斷源的優(yōu)先級(jí)，因此STM32把指定中斷優(yōu)先級(jí)的寄存器位減少到4位，這4個(gè)寄存器位的分組方式如下：

第0組：所有4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
第1組：最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
第2組：最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
第3組：最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)，最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
第4組：所有4位用于指定搶占式優(yōu)先級(jí)

可以通過調(diào)用STM32的固件庫中的函數(shù)NVIC_PriorityGroupConfig()選擇使用哪種優(yōu)先級(jí)分組方式，這個(gè)函數(shù)的參數(shù)有下列5種：

NVIC_PriorityGroup_0 => 選擇第0組
NVIC_PriorityGroup_1 => 選擇第1組
NVIC_PriorityGroup_2 => 選擇第2組
NVIC_PriorityGroup_3 => 選擇第3組
NVIC_PriorityGroup_4 => 選擇第4組

接下來就是指定中斷源的優(yōu)先級(jí)，下面以一個(gè)簡單的例子說明如何指定中斷源的搶占式優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)：

// 選擇使用優(yōu)先級(jí)分組第1組
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

// 使能EXTI0中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 指定搶占式優(yōu)先級(jí)別1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

// 使能EXTI9_5中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 指定搶占式優(yōu)先級(jí)別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

要注意的幾點(diǎn)是：

1）如果指定的搶占式優(yōu)先級(jí)別或響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別超出了選定的優(yōu)先級(jí)分組所限定的范圍，將可能得到意想不到的結(jié)果；

2）搶占式優(yōu)先級(jí)別相同的中斷源之間沒有嵌套關(guān)系；

3）如果某個(gè)中斷源被指定為某個(gè)搶占式優(yōu)先級(jí)別，又沒有其它中斷源處于同一個(gè)搶占式優(yōu)先級(jí)別，則可以為這個(gè)中斷源指定任意有效的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別。

繞來繞去終于大概明白了。

STM32有43個(gè)channel的settable的中斷源；AIRC(Application Interrupt and Reset Register)寄存器中有用于指定優(yōu)先級(jí)的4 bits。這4個(gè)bits用于分配preemption優(yōu)先級(jí)和sub優(yōu)先級(jí)，在STM32的固件庫中定義如下

#define NVIC_PriorityGroup_0          ((u32)0x700)
#define NVIC_PriorityGroup_1          ((u32)0x600)
#define NVIC_PriorityGroup_2          ((u32)0x500)
#define NVIC_PriorityGroup_3          ((u32)0x400)
#define NVIC_PriorityGroup_4          ((u32)0x300)

形象化的理解是：

你是上帝，
造了43個(gè)人，這么多人要分社會(huì)階級(jí)和社會(huì)階層了；
因?yàn)椤半A級(jí)”的詞性比較重；"階層"比較中性,
所以preemption優(yōu)先級(jí)->階級(jí)；每個(gè)階級(jí)內(nèi)部，有一些階層，sub優(yōu)先級(jí)->階層；

如果按照NVIC_PriorityGroup_4這么分，就分為了16個(gè)階級(jí)（1個(gè)階層就是1個(gè)preemption優(yōu)先級(jí)），0個(gè)階層；高階級(jí)的人，可以打斷低階級(jí)的正在做事的人（嵌套），最多可以完成1個(gè)中斷和15級(jí)嵌套。
每個(gè)階級(jí)（每個(gè)preemption優(yōu)先級(jí)），你來指定這43人中，誰進(jìn)入該階級(jí)；一個(gè)人叫EXTI0_IRQChannel，你指定他進(jìn)入“階級(jí)8”，則
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 8; // 指定搶占式優(yōu)先級(jí)別1，可取0-15

另外，在同一階級(jí)內(nèi)部，一個(gè)人在做事的時(shí)候，另外一個(gè)人不能打斷他；（preemption優(yōu)先級(jí)別相同的中斷源之間沒有嵌套關(guān)系）
還有，如果他們兩個(gè)同時(shí)想做事，因?yàn)闆]有階層，那么就根據(jù)Vector table中的物理排序，讓排名靠前的人去做；

又有1個(gè)人SPI1_IRQChannel，設(shè)定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = SPI1_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 指定搶占式優(yōu)先級(jí)別1，可取0-15

SPI1_IRQChannel的階級(jí)高，EXTI0_IRQChannel做事的時(shí)候可以打斷（嵌套）。



如果按照NVIC_PriorityGroup_3這么分，就分為了8個(gè)階級(jí)（1個(gè)階級(jí)是1個(gè)preemption優(yōu)先級(jí)），每個(gè)階級(jí)內(nèi)有2個(gè)階層（sub優(yōu)先級(jí)）；高階級(jí)的人，可以打斷低階級(jí)的正在做事的人（嵌套），最多可以完成1個(gè)中斷和7級(jí)嵌套。

每個(gè)階級(jí)（每個(gè)preemption優(yōu)先級(jí)），你來指定這43人中，誰進(jìn)入該階級(jí)；一個(gè)人叫EXTI0_IRQChannel，你指定他進(jìn)入“階級(jí)3”，則：
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 指定搶占式優(yōu)先級(jí)別1，可取0-7
還需要指定他的階層：
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別0，可取0-1

另有1個(gè)人叫EXTI9_5_IRQChannel，他的階級(jí)和階層設(shè)定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 指定搶占式優(yōu)先級(jí)別0，可取0-7
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別1

那么這兩個(gè)人是同一階級(jí)的兄弟，一個(gè)人在做事的時(shí)候，另外一個(gè)人不能打斷他；（preemption優(yōu)先級(jí)別相同的中斷源之間沒有嵌套關(guān)系）
如果他們兩個(gè)同時(shí)想做事，因?yàn)榍罢叩碾A層高，所以前者優(yōu)先。

還有一個(gè)人叫USART1_IRQChannel，他的階級(jí)和階層設(shè)定如下
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; // 指定搶占式優(yōu)先級(jí)別0，可取0-7
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別1

USART1_IRQChannel的優(yōu)先級(jí)最高，當(dāng)前面兩個(gè)人做事的時(shí)候，他都可以打斷（嵌套）。

以下的類推。