STM32 之 NVIC(中断向量、优先级) 简述

时间:2021-10-02 15:25:54
一、背景
需要使用STM32的CAN进行通信,经过一系列配置后,已可正常收发,还剩下一个CAN通信的错误处理。可错
误中断使能寄存器已经配置使能了,出错后就是无法进入"CAN1_SCE_IRQHandler"中断。(让CAN通信出错的的
办法很简单,将"CAN_H"与"CAN_L"直接短接,然后让其发送数据,正常情况下,就会触发错误中断了,发送错
误寄存器会瞬间加至"",如果继续发,每发一次,发送错误计数器会+,直到256,然后CAN节点即会进入离
线状态,也就是"Bus off"状态)。
一步一步查,才发现,"CAN1_SCE_IRQn"的M3内核中断没有开,也就是NVIC相关配置。对于NVIC还真没太明
白,幸好有老司机左栋在。( 虽然对这个称谓他还是是拒绝的:) )跟左栋学了很多,非常感谢。 二、正文
对于NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller),中文一般翻译为嵌套向量中断控制器,
   其为M3内核层次概念,相关寄存器配置需要使用到Cotex-M3数据手册,ST的用户手册涉及的较少,还好有ST的库
   函数,此次则暂不深究NVIC,仅对NVIC的概念以及其相对应的库函数使用做个简述。
STM32是基于Cotex-M3内核的MCU,Cotex-M3有两个优先级概念:
--->抢占优先级(主优先级)
--->响应优先级(次优先级)
其实际的层次概念如下图:

STM32 之 NVIC(中断向量、优先级) 简述

        如图所示,抢占优先级高的任务出现后,会打断抢占优先级低的任务,即所谓的中断嵌套。例如:
--->抢占优先级为N的中断任务正在运行,此时,抢占优先级为2的中断产生,则MCU会将抢断优先级为N的任务
暂时停止,先响应执行中断优先级为2的任务,待该任务完成后,再来完成抢占优先级为N的任务。
--->若是抢占优先级为2的中断正在运行,又有新的抢占优先级为2的中断产生,则新产生的中断会等待当前中
任务完成后,再执行新产生的中断。
--->若是抢占优先级相同的任务同时产生,则次优先级高的中断先执行。
--->若是抢占优先级,次优先级均相同的中断同时产生,则根据该中断在中断向量表的顺序来执行中断任务。
以上的任务全是由Cotex-M3内核的NVIC(中断控制器)来完成。在中断控制器中,Cotex-M3定义了1个字节
(8位)的寄存器来定义抢占优先级和响应优先级的分配方式。具体定义如下:
--->最高1位用于指定抢占式优先级,最低7位用于指定响应优先级
--->最高2位用于指定抢占式优先级,最低6位用于指定响应优先级
--->最高3位用于指定抢占式优先级,最低5位用于指定响应优先级
--->最高4位用于指定抢占式优先级,最低4位用于指定响应优先级
--->最高5位用于指定抢占式优先级,最低3位用于指定响应优先级
--->最高6位用于指定抢占式优先级,最低2位用于指定响应优先级
--->最高7位用于指定抢占式优先级,最低1位用于指定响应优先级
这么一大串,开始我也很懵逼,经过左栋老司机指点后,才弄明白。
之前已经说明,此寄存器一共有8位,若最高1位用于指定抢占式优先级,最低7位用于指定响应优先级,代
表的意思就是,抢占优先级只有2^=2个,每个抢占优先级对应的指定响应优先级有2^ = 个。其他的则以
此类推。
STM32则没有全部使用8位,而只使用了4位,所以其定义了5种优先级分组,具体如下:
--->#define NVIC_PriorityGroup_0 ((uint32_t)0x700)
/* 0 bits for pre-emption priority
* 4 bits for subpriority */
// 有2^0 = 1 个抢占优先级, 2^4 = 16个响应优先级
--->#define NVIC_PriorityGroup_1 ((uint32_t)0x600)
/* 1 bits for pre-emption priority
* 3 bits for subpriority */
// 有2^1 = 2 个抢占优先级, 2^3 = 8 个响应优先级
--->#define NVIC_PriorityGroup_2 ((uint32_t)0x500)
/* 2 bits for pre-emption priority
* 2 bits for subpriority */
// 有2^2 = 4 个抢占优先级, 2^2 = 4 个响应优先级
--->#define NVIC_PriorityGroup_3 ((uint32_t)0x400)
/* 3 bits for pre-emption priority
* 1 bits for subpriority */
// 有2^3 = 8 个抢占优先级, 2^1 = 2 个响应优先级
--->#define NVIC_PriorityGroup_4 ((uint32_t)0x300)
/* 4 bits for pre-emption priority
* 0 bits for subpriority */
// 有2^4 = 16个抢占优先级, 2^0 = 1 个响应优先级 ST已提供了库函数"void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)"来设置
抢占优先级以及响应优先级组类型,参数"NVIC_PriorityGroup"既是上面提及的5个宏定义。
ST同时提供了库函数"void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef*NVIC_InitStruct)",该库函数会根据
结构体"NVIC_InitStruct"内的内容完成NVIC的配置,其具体定义如下:
typedef struct
{
// 定义哪个中断(譬如有"USART1_IRQn","USB_LP_CAN1_RX0_IRQn"等等)
uint8_t NVIC_IRQChannel;
// 该中断的抢占优先级是多少
uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;
// 该中断的响应优先级是多少
uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;
// 该值代表是否生效该设置(ENABLE, DISABLE)
FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;
} NVIC_InitTypeDef; 至此,记录完毕 记录时间:2016年9月10日
记录地点:深圳WZ