05 中断

中断向量表 NVIC中断控制器 中断优先级

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1 🌟中断简介

什么是中断呢？举一个生活中的例子：小时候放学回家 计划表上安排的是先写完作业然后吃饭，但今天写到一半的时候 你妈妈突然叫你吃饭了，很显然你会放下手上的作业 跑去吃饭 吃完饭你又会 回来 把剩下的作业接着写完

吃饭这件事并不是按我们计划安排好的进行，而是由吃饭这件事 主动打断 我们 ，让我们放下手上的作业 转而去处理吃饭这件更紧急的事情

这就是一个 中断的过程

2 🎛️NVIC中断控制器

NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller): 嵌套向量中断控制器, 它就是整个中断的控制中心

• 芯片中的这些外设都会通过 专属的中断线连接NVIC

• NVIC对每个中断线都有具体的IRQ编号，当这些外设向NVIC发出中断请求的时候，NVIC首先会先对中断使能 以及 中断优先级进行判定

• 当决定打断CPU后 NVIC会把这个IRQ编号给到CPU，然后CPU就会去一个叫 中断向量表 的地方，根据这个IRQ编号找到对应的向量

• 然后CPU拿到中断处理函数的地址 就会把它交给PC寄存器，接着PC指针就根据这个地址 找到中断处理函数的程序，然后 CPU就跳转过去处理中断函数里的指令

中断向量

• 中断向量表里的向量也就是一个存储空间的地址 这个存储空间里存放的是 中断处理函数的地址

• 所以说 我们在编译程序的时候，编译器就会把 中断处理函数的地址 放到这个向量对应的存储空间里面

3 📊中断优先级

STM32中断优先级基本概念：

• 抢占优先级（Preemption）

  高抢占优先级可以打断正在执行的低抢占优先级中断，实现中断嵌套

• 响应优先级（Subpriority）

  抢占优先级相同时，响应优先级高的先执行；不能互相打断

• 自然优先级

  由芯片硬件固定，对应中断向量表中的中断号（IRQn），编号越小优先级越高，软件不可改

优先级规则

• 优先级数值规则 无论抢占还是响应，数值越小，优先级越高（0 最高）

• 同级仲裁规则 抢占优先级、响应优先级都相同时，自然优先级越高，先执行

4 4️⃣中断处理四步

1. 中断请求

• 外设（按键、定时器、串口、ADC 等）满足触发条件后，向 NVIC 发送中断请求信号

2. 中断响应

• 暂停当前正在执行的主程序

• 把当前寄存器、程序地址等现场数据压栈保存

• 按照NVIC向量表地址, 跳转到对应中断的入口地址

3. 中断处理

• CPU 执行专门用来处理该事件的代码，这段代码叫做中断服务函数。

4. 中断返回

• 中断任务执行完毕后

• 将之前保存的寄存器、断点地址出栈恢复

• CPU 回到被打断的主程序位置，继续往下执行

中断与事件的区别

• 中断(Interrupt):

  • 中断是CPU打断开正在执行的程序, 去执行中断程序

  • 进入NVIC，有相应的中断服务函数，需要CPU处理

• 事件(Event)

  • 事件不强制打断CPU的运行, 只发出通知信号，一般用于外设之间的配合

  • 不进入NVIC，仅用内部硬件自动控制，TIM，DMA，ADC等

✅中断配置的三个检查点

先有外设事件，再使能外设的中断请求，最后在NVIC允许该IRQ进入CPU。只设置优先级不会自动开启中断，只有NVIC开了、外设未开也不会进入回调。

优先级数值越小，通常越紧急；抢占优先级决定能否打断正在运行的中断，子优先级用于同抢占级的挂起请求排序。分组应在工程中统一，不能每初始化一个模块就换一套。

中断中只做必要工作，例如读取数据、清标志、登记事件。串口打印、屏幕刷新和长延时交回主循环。用计数器观察进入次数，比在回调里反复打印更不容易改变时序。