中断就是在程序正常运行时,突然发生一件"不正常"的事,CPU就需要暂停正在处理的事立马去处理这件"不正常"的事,处理完后再回到原来的事情
中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。 — 百度百科
可以拿平常生活中的例子来说,一场考试,监考老师在监考时会不停的在教室里转圈(CPU正常执行既定程序),突然有个考生举手说想上厕所(意外情况),监考老师立马走过去(暂停正常任务),然后示意他去上厕所,随后监考老师继续巡视(返回正常任务)
为使系统能及时响应并处理发生的所有中断，系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程度，硬件将中断源分为若干个级别，称作中断优先级。
在实际系统中，常常遇到多个中断源同时请求中断的情况，这时CPU必须确定首先为哪一个中断源服务，以及服务的次序。解决的方法是中断优先排队，即根据中断源请求的轻重缓急，排好中断处理的优先次序即优先级( Priority )，又称优先权，先响应优先级最高的中断请求。另外，当CPU正在处理某一中断时，要能响应另一个优先级更高的中断请求，而屏蔽掉同级或较低级的中断请求，形成中断嵌套 —百度百科
ARM公司规定中断优先级分为: 抢占/占先优先级 响应/次级优先级 自然优先级
ARM公司用8位二进制数来表示这三个优先级
ST(意法半导体)公司只用了4位二进制数来表示这三个优先级,故最多可以配置16个优先级
优先级**序号越小,优先级越高**
每个project只能有一个优先级分组
在查找优先级分组时,要去<内核手册>里查看,不同版本分组会有不同
| 分组号 | 抢占优先级所占位 | 响应优先级所占位 | 抢占优先级范围 | 响应优先级范围 |
|---|---|---|---|---|
| 3(0b011) | 4 | 0 | 0-15 | None |
| 4(0b100) | 3 | 1 | 0-7 | 0-1 |
| 5(0b101) | 2 | 2 | 0-3 | 0-3 |
| 6(0b110) | 1 | 3 | 0-1 | 0-7 |
| 7(0b111) | 0 | 4 | None | 0-15 |
不管中断产生的先后顺序,只比较抢占优先级的高低,优先级高的立即执行,例如:如果一个中断执行过程中,又有一个更高抢占优先级中断产生,CPU则会暂停当前中断跑去执行更高抢占优先级中断**,实现中断嵌套**
如果两个相同抢占优先级的中断产生,那么两个中断会按照响应优先级顺序进行排队,优先级高的先执行
自然优先级是事先已经规定好的优先级序列当抢占优先级、响应优先级都相同时,先执行自然优先级高的中断
STM32中断由嵌套向量中断控制器(NVIC)控制,它与处理器接口紧密配合,所有中断信号都要经过NVIC来进行控制,包括外部中断和软件中断
(1)NVIC分组函数:NVIC_SetPriorityGrouping
参数:7-分组号
返回:void
(2)NVIC优先级编码:NVIC_EncodePriority
参数1:分组号(同分组函数参数)
参数2:抢占优先级
参数3:响应优先级
返回:u32的一个编码数
功能:这个函数负责**把分组方式,抢占优先级,响应优先级的数值编码成一个32位的数字返回,方便在优先级设置函数里作为参数使用**(所以需要定义一个临时变量去存储该函数的返回值)
(3)NVIC优先级设置:NVIC_SetPriority
参数1:中断源编号(已经在stm32f4xx.h里定义成枚举类型)
参数2:中断优先级编码,使用的就是NVIC_EncodePriority函数的返回值
返回:void
(4)NVIC中断使能:NVIC_EnableIRQ
参数:中断源编号(已经在stm32f4xx.h里定义成枚举类型)
返回:void
例:初始化USART1的NVIC控制器为第5组,抢占优先级为1,自然优先级为3
usart1_Init();//事先要写好并调用usart1的初始化函数
void nvic_Init(void)
{
u32 temp;
NVIC_SetPriorityGrouping(7-5);//第五组写成7-5更具易读性
temp = NVIC_EncodePriority(7-5,1,3);//temp存储返回值
NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,temp);//去文件里找中断源编号
NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);//NVIC中断使能
}
只需开启其相应的中断位即可
例:串口接收到数据时产生中断
USART1->CR1 |= (1<<5);//接收数据中断使能
则还需要配置外部中断(EXTI寄存器和SYSCFG寄存器)
如同配置内部中断一样,但像按键,指纹模块等外部设备,系统没有固定的中断源供使用,这时候就需要配置外部中断控制器
(1)时钟使能SYSCFG寄存器—APB2–14位
(2)配置SYSCFG外部中断配置寄存器SYSCFG_EXTICR[0:3]
引脚0~3:SYSCFG_EXTICR[0]
引脚4~7:SYSCFG_EXTICR[1]
…
以此类推
(3)配置EXTI寄存器
(4)配置NVIC控制器
(5)按内部中断的方法配置NVIC控制器,但中断源是外部中断线EXTI
例:配置GPIOC端口13引脚的Key2下降沿触发中断
中断为第五组,抢占优先级为1,响应优先级为2
Key2_Init();//事先要写好并调用Key2的初始化函数
void exti15_10_Init(void)
{
u32 priority;
//时钟使能SYSCFG寄存器—APB2–14位
RCC->APB2ENR |= (0x01<<14);
//配置SYSCFG外部中断配置寄存器SYSCFG_EXTICR[0:3]
SYSCFG->EXTICR[3] |= (0x02<<4);//PC13
//EXTI寄存器配置
EXTI->IMR |= (0x01<<X10_15);//开放来自13线的中断请求
EXTI->EMR &= ~(0x01<<X10_15);//屏蔽来自13线的事件请求
EXTI->RTSR &= ~(0x01<<X10_15);//屏蔽13线上升沿触发
EXTI->FTSR |= (0x01<<X10_15);//允许13线下降沿触发
EXTI->SWIER &= ~(0x01<<X10_15);//使能模块级中断
//NVIC控制器配置
NVIC_SetPriorityGrouping(7-5);//第五组
priority = NVIC_EncodePriority(7-5,1,2);//抢占1,响应2
NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn,priority);//由于没有EXTI13,则使用EXTI15_10_IRQn中断号
NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn);//使能中断线
}
软件中断即利用产生软件中断事件来发起中断,例如当需要软件中断时,设置软EXTI的挂起寄存器为1,则可以直接进入软件中断服务函数
按内部中断的方法配置NVIC控制器,但中断源是外部中断线EXTI
且配置软件中断时,EXTI线可以任意选,但尽量避开有其他中断的线
例:配置EXTI7线能够产生软件中断
中断为第五组,抢占优先级为0,响应优先级为2
void software_Init(Void)
{
u32 temp;//用于配置NVIC优先级
//上升/下降沿触发器置0
EXTI->RTSR &= ~(0x01<<7);
EXTI->FTSR &= ~(0x01<<7);
//软件中断事件寄存器置1
EXTI->SWIER |= (0x01<<7);
//事件屏蔽寄存器置0
EXTI->EMR &= ~(0x01<<7);
//中断屏蔽寄存器置1
EXTI->IMR |= (0x01<<7);
NVIC_SetPriorityGrouping(7-5);//分组设置
temp = NVIC_EncodePriority(7-5,0,2);//得到优先级序列
NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn,temp);//设置优先级
NVIC_EnableIRQ(EXTI9_5_IRQn);//使能中断线
}
在中断初始化后,就可以使用中断服务函数,即产生中断时立即跳入中断服务函数执行相应的任务
STM32F4的片上外设一般都有自己的中断标志位,例如USART1的CR1寄存器中就有相应的中断标志位,该位一般都由硬件置一,比如读取到数据寄存器不为空时,USART_CR1中的RXNEIE就会置一并产生中断
注意:中断服务函数一定要去复制粘贴,不要自己写
例:USART1的中断服务函数,由该中断服务函数得到主机发送来的一个字符串并存储
char usart1_str[255];//全局变量,用于存储字符串
void USART1_IRQHandler(void)
{
static u8 i = 0;
u8 ch;
if(USART1->SR & (0x01<<5))//若是由读取数据寄存器产生的中断
{
usart1_str[i++] = USART1->DR;//读取字符,在读取的时候顺便清除了标志位
if(i == 255)
{
i = 0;
}
}
if(USART1->SR & (0x01<<4))//若是由于检测到空闲线路产生的中断
{
ch = USART1->DR;//清空标志位
usart1_str[i] = '\0';//使之成为字符串
i = 0;
}
}
由于片外外设(按键,指纹模块等)没有中断标志位,故采用边沿检测的方法来触发中断
例:按键按下触发外部中断线13产生中断并使LED3切换状态
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if(EXTI->PR & (0x01<<13))//如果是由线13(Key2---PC13)产生的中断
{
EXTI->PR |= (0x01<<13);//写1清除
LED_TUN(3);
}
}
软件中断由于不是由硬件触发,所以软件中断的触发条件是在需要时调用,跟普通函数很像,但可以设置高优先级以保护软件中断服务函数不被其他中断打断
例:在USART1中断服务函数里,当字符接收完后,调用软件中断
该软件中断功能:比较USART1得到的字符串与目标字符串是否一致,一致则做相应操作
/**************************USART1中断服务函数里***************************************/
char usart1_str[255];//全局变量,用于存储字符串
void USART1_IRQHandler(void)
{
static u8 i = 0;
u8 ch;
if(USART1->SR & (0x01<<5))//若是由读取数据寄存器产生的中断
{
usart1_str[i++] = USART1->DR;//读取字符,在读取的时候顺便清除了标志位
if(i == 255)
{
i = 0;
}
}
if(USART1->SR & (0x01<<4))//若是由于检测到空闲线路产生的中断
{
ch = USART1->DR;//清空标志位
usart1_str[i] = '\0';//使之成为字符串
i = 0;
EXTI->PR |= (0x01<<7);//调用中断线7的软件中断
}
}
/*********************************************************************************/
//软件中断服务函数
void EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
if(EXTI->PR & (0x01<<7))//若是由线7产生的软件中断
{
EXTI->PR |= (0x01<<7);//写1清除标志位
if(EXTI->PR & (1<<7))
{
//清除标志位
EXTI->PR |= (1<<7);
if(strcmp(usart1_str,"open") == 0)
{
LED_ON(3);
LED_ON(4);
motor_drive(OPEN);
}else if(strcmp(usart1_str,"lock") == 0)
{
LED_OFF(3);
LED_OFF(4);
motor_drive(LOCK);
}else
{
printf("请重新输入!\r\n");
}
}
}
}