標(biāo)題:
STM32 (Cortex-M3) 中NVIC(嵌套向量中斷控制)的理解
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作者:
51黑ren
時間:
2015-12-27 04:29
標(biāo)題:
STM32 (Cortex-M3) 中NVIC(嵌套向量中斷控制)的理解
一、STM32 (Cortex-M3) 中的優(yōu)先級概念
STM32(Cortex-M3)中有兩個優(yōu)先級的概念：搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級，也把響應(yīng)優(yōu)先級稱作“亞優(yōu)先級”或“副優(yōu)先級”，每個中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級。
1. 何為占先式優(yōu)先級(pre-emption priority)
高占先式優(yōu)先級的中斷事件會打斷當(dāng)前的主程序/中斷程序運行—搶斷式優(yōu)先響應(yīng)，俗稱中斷嵌套。
2. 何為副優(yōu)先級(subpriority)
在占先式優(yōu)先級相同的情況下，高副優(yōu)先級的中斷優(yōu)先被響應(yīng)；
在占先式優(yōu)先級相同的情況下，如果有低副優(yōu)先級中斷正在執(zhí)行， 高副優(yōu)先級的中斷要等待已被響應(yīng)的低副優(yōu)先級中斷執(zhí)行結(jié)束后才能得到響應(yīng)—非搶斷式響應(yīng)(不能嵌套)。
3. 判斷中斷是否會被響應(yīng)的依據(jù)
首先是占先式優(yōu)先級，其次是副優(yōu)先級；
占先式優(yōu)先級決定是否會有中斷嵌套；
Reset、NMI、Hard Fault 優(yōu)先級為負(fù)(高于普通中斷優(yōu)先級)且不可調(diào)整。
4. 優(yōu)先級沖突的處理
具有高搶占式優(yōu)先級的中斷可以在具有低搶占式優(yōu)先級的中斷處理過程中被響應(yīng)，即中斷的嵌套，或者說高搶占式優(yōu)先級的中斷可以嵌套低搶占式優(yōu)先級的中斷。
當(dāng)兩個中斷源的搶占式優(yōu)先級相同時，這兩個中斷將沒有嵌套關(guān)系，當(dāng)一個中斷到來后，如果正在處理另一個中斷，這個后到來的中斷就要等到前一個中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個中斷同時到達(dá)，則中斷控制器根據(jù)他們的響應(yīng)優(yōu)先級高低來決定先處理哪一個；如果他們的搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級都相等，則根據(jù)他們在中斷表中的排位順序決定先處理哪一個。
5. Cortex-M3中對中斷優(yōu)先級的定義
既然每個中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級，就需要有相應(yīng)的寄存器位記錄每個中斷的優(yōu)先級；在Cortex-M3中定義了8個比特位用于設(shè)置中斷源的優(yōu)先級，這8個比特位可以有8種分配方式，如下：
所有8位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低7位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低6位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低5位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高4位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高5位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高6位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
最高7位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
這就是優(yōu)先級分組的概念。
6. stm32中對中斷優(yōu)先級的定義
Cortex-M3允許具有較少中斷源時使用較少的寄存器位指定中斷源的優(yōu)先級，因此STM32把指定中斷優(yōu)先級的寄存器位減少到4位，這4個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
第1組：最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第2組：最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第3組：最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級
第4組：所有4位用于指定搶占式優(yōu)先級
AIRC(Application Interrupt and Reset Register)寄存器中有用于指定優(yōu)先級的 4 bits。這4個bits用于分配preemption優(yōu)先級和sub優(yōu)先級，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)
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)先級分組方式，這個函數(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，下面以一個簡單的例子說明如何指定中斷源的搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級：
// 選擇使用優(yōu)先級分組第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)先級別1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級別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)先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級別1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
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要注意的幾點是：
1. 如果指定的搶占式優(yōu)先級別或響應(yīng)優(yōu)先級別超出了選定的優(yōu)先級分組所限定的范圍，將可能得到意想不到的結(jié)果；
2. 搶占式優(yōu)先級別相同的中斷源之間沒有嵌套關(guān)系；
3. 如果某個中斷源被指定為某個搶占式優(yōu)先級別，又沒有其它中斷源處于同一個搶占式優(yōu)先級別，則可以為這個中斷源指定任意有效的響應(yīng)優(yōu)先級別。
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