【江科大】STM32：中断系统（理论）

中断系统

为什么要使用中断

如果没有中断系统，系统就需要不断去查询程序运行是否有异常和异常事件的产生， 比如串口通信，数据没有接收到被覆盖。没有定时器中断，主程序只能靠Delay函数，才能实现定时功能。
有的话，就不用管这些，只需要放心去做自己的事情。有中断就去处理。

中断优先级

当有多个中断源同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决，优先响应更加紧急的中断源.

中断嵌套

当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回

STM32的中断系统

68个可屏蔽中断通道，8个中断源，F1系列最多的中断数量，包含EXTI（外部中断）、TIM（定时器）、ADC（模数转换器）、USART（串口）、SPI、I2C、RTC（实施时钟）等多个外设

如何管理这些中断

NVIC（嵌套向量中断控制器）
使用NVIC统一管理中断，每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级和响应优先级
STM32的中断非常多，如果全都接在CPU，CPU旧的引出很多线来适配，设计起来很麻烦，并且如果出现很多中断同时申请，就会产生拥堵。毕竟CPU是用来运算的。
因此出于以上原因，中断分配就会放到别的地方，NVIC就出现了
NVIC由很多输入口，不管有多少中断线路，都能接过来。
但是只有一个输出口，因此根据每个中断优先级分配中断的先后顺序。
下图就是NVIC的结构：

NVIC的结构

白8.：通过这个输出口就告诉CPU，该处理哪个中断，而CPU不管什么顺序来的，只管处理

• NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）决定，这4位可以进行切分，分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级
• 抢占优先级高的可以中断嵌套，响应优先级高的可以优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队
  

优先级

NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）决定，这4位可以进行切分，分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级
抢占优先级高的可以中断嵌套，响应优先级高的可以优先排队，抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队（0是最高优先级）

窗口看门狗（WWDG）：

功能：检查程序运行状态

外部中断模块的特性：（EXIT）

对于STM32来说，想要获取的信号是外部驱动的换开的突发信号，比如旋转编码器的输出信号，我可能很久不拧他，这时也不要STM32做什么，但是我一拧就会有很多脉冲波形需要STM32来接收，这个信号是突发的，外部驱动，stm32只能被动接受，且很快，只要晚一点读取就会错过很多波形。因此就考虑外部中断，有脉冲过来，STM32立即进去中断函数处理，没有脉冲，32就专心做其他事情。
比如红外遥控接收头的输出，接收到遥控输出，就会输出一段波形，转瞬即逝，所以需要外部中断读取，
最后还有按键。也是外部驱动突发事件，但是不推荐外部中断，因为不好处理抖动和松手检测的问题。输出也不是转瞬即逝。定时器中断读取。

下图是一些常用的中断类型

了解中断向量表主要是为了，了解中断函数的作用原理。

中断向量表的作用：

程序中的中断函数，它的地址都是由编译器来分配的，是不固定的。
为了让硬件能够跳转到一个不固定的中断函数里，
就需要内存中定义一个地址的列表这个列表地址是固定的，
中断发生后，就跳到这个固定位置。，然后在这个固定位置由编译器，再加上一条跳转到中断函数的代码。这样中断跳转就可以跳转到任意位置了。
中断地址的列表又叫中断向量表，相当于中断跳转的一个跳板。
使用C语言就不用管。

EXTI（Extern Interrupt）外部中断

• EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号，当其指定的GPIO口产生电平变化时，EXTI将立即向NVIC发出中断申请，经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序，使CPU执行EXTI对应的中断程序
• 支持的触发方式：上升沿/下降沿/双边沿/软件触发
• 支持的GPIO口：所有GPIO口，但相同的Pin不能同时触发中断
• 通道数：16个GPIO_Pin，外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒
• 触发响应方式：
  中断响应（电平引脚发生变化，发生中断）/事件响应（触发事件，那么外部信号就不会通信CPU，而是通向其他外设，用来触发其他外设的操作，如触发ADC转换，DMA等）（不会触发中断，而是触发别的外设操作。）
  
  由于引脚可能存在冲突，因此需要利用AFIO来打开你想要的I/O口的你想使用的，STM32硬件设计时设计好的功能。

AFIO

功能：AFIO复用IO口，AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义
在STM32中，AFIO主要完成两个任务：复用功能引脚重映射、中断引脚选择

//AFIO的配置全会被清除
void GPIO_AFIODeInit(void);
//锁定某个配置好的引脚，防止意外更改
void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
//可以进行引脚重映射，第一个参数时重映射方式，第二个时新的状态
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);
//配置AFIO的数据选择器
void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
//和以太网有关
void GPIO_ETH_MediaInterfaceConfig(uint32_t GPIO_ETH_MediaInterface);

上面就是关于STM32中断部分的一些理论笔记。