STM32（标准库）自学笔记——中断

STM32（标准库）自学笔记——中断

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_65427612/article/details/146285180

本文是一篇关于STM32微控制器中断机制的学习笔记，详细介绍了中断的基本概念、优先级设置方法以及一个具体的串口中断例程。通过这篇文章，读者可以深入了解STM32的中断机制，并掌握如何在实际项目中应用中断功能。

一、中断的概念

中断发生时，常规程序会暂停执行，单片机将调用中断响应函数。中断响应函数处理完后，程序将继续执行常规程序。

以串口调试助手控制板载LED的闪烁速度为例，实现过程分为两步：

1. 闪灯程序：点亮LED一段时间，再熄灭LED一段时间（点亮+延迟+熄灭+延迟）。
2. 串口数据接收程序：检测RxNE标志位是否接收到数据，调用函数读取数据，并根据数据改变闪烁速度。

int main(void)
{
    while(1)
    {
        GPIO_WriteBit(GPIOx, GPIO_Pin_xx, Bit_SET);  //点亮LED
        delay(...);                                //延时一段时间
        GPIO_WriteBit(GPIOx, GPIO_Pin_xx, Bit_RESET);  //熄灭LED 
        delay(...);                                //延时一段时间
    }
    if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == SET)  //判断是否接收到数据
    {
       uint8_t byteRcvd = USART_ReceiveData(USART1);  //读取接收到的数据
    }
}  

×：如果采用上述合并程序的方式，需要等到亮灯和灭灯（一个周期）后才读取数据。假设串口速率为115200，一个字节包含起始位+数据位+停止位（共10位），则每秒可以传输11520个字节。每个字节的接收时间约为0.1ms，远小于延迟周期时间（假设为亮100ms，灭100ms，总200ms），因此中间字节会丢失。所以这种实现方式不可行。

为了解决这个问题，可以使用中断机制。将数据读取写在中断服务程序中，这样可以输入数据就读取数据，保证没有遗漏。

二、中断优先级

中断优先级由四个位表示，分为五个分组，由抢占优先级和子优先级组成。以下是不同分组的中断优先级表示方式：

中断嵌套：更高优先级的中断可以打断正在执行的中断。例如，普通病人在看病时突然来了急症病人，会优先处理急症病人再处理普通病人。

条件：抢占优先级更高的中断优先级更高，数字越小优先级越高。下图展示了以中断优先级为分组2时，1与2、3、4的执行顺序。

中断排队：优先级相仿时，等待前一个中断执行完再处理新中断，不打断当前中断执行。优先级高的排在前面，优先级相同则先来后到。

三、串口中断例程

配置RxNE标志位来产生中断。其中黑色月牙型是逻辑或门，标志位共用中断，只要其中一个为1则触发了中断。标志位和中断之间的开关用于中断屏蔽，断开则不会触发中断，这里需要把RxNE这的开关也打开。

闭合该开关需要使用到的函数：

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);   

参数说明：

• USARTx：串口名称
• USART_IT：标志位名称，例如USART_IT_TXE，USART_IT_RxNE
• NewState：开关状态，ENABLE—打开，DISABLE—关闭

NVIC模块（无需配置时钟，因为内核的时钟始终开启）：

1. 配置中断优先级分组，配置抢占优先级和子优先级的位
2. 配置四个比特位位的中断优先级，代表优先级的紧急程度
3. 闭合开关，中断才能使能

配置分组需要用到的编程接口，一般写在程序的一开始，即main后：

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);  //设置NVIC中断优先级分组函数

中断初始化是串口初始化的一部分，即写在串口初始化中。其中在设置抢占优先级时，由于例程所给为分组2，即抢占优先级占了2bit，有0011可设置，即对应十进制的03，所以所设值（对NVIC_IRQChannelPreemptionPriority的设置）不可超出这个范围，子优先级同理。参考代码如下：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;  //定义NVIC初始化结构体变量
    
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;  //USART1中断
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //抢占优先级
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  //子优先级
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  //使能中断
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);  //初始化NVIC  

全部代码参考如下，编写思路：

1. 编写闪灯代码
2. 初始化串口（串口和串口引脚初始化）
3. RxNE标志位触发中断
4. 配置NVIC模块
5. 编写中断响应函数

#include "Delay.h"  //需要注意添加的头文件
void App_OnBoardLED_Init(void);
void App_USART1_Init(void);
uint32_t blinkInterval = 1000;  //定义LED闪烁的时间间隔
int main(void)
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  //设置NVIC中断优先级分组
    App_OnBoardLED_Init();  //初始化板载LED的调用
    App_USART1_Init();      //初始化串口1的调用
    while(1)
    {
       GPIO_WriteBit(GPIOx, GPIO_Pin_xx, Bit_SET);  //点亮LED   
       Delay(blinkInterval);                       //延时一段时间
       GPIO_WriteBit(GPIOx, GPIO_Pin_xx, Bit_RESET);  //熄灭LED
       Delay(blinkInterval);                       //延时一段时间                     
    }
}
void USART1_IRQHandler(void)   //串口1中断函数，在startup文件中查找名称
{
  if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)  //判断是否是RxNE触发的中断
 {
   uint8_t byteRcvd = USART_ReceiveData(USART1);  //定义接收到的数据
   if (byteRcvd == '0')  //如果接收到的数据为0
   {
      blinkInterval = 1000;  //LED闪烁的时间间隔为1s
   }
   else if (byteRcvd == '1')  //如果接收到的数据为1
   {
      blinkInterval = 200;  //LED闪烁的时间间隔为200ms
   }
   else if (byteRcvd == '2')  //如果接收到的数据为2
   {
      blinkInterval = 50;  //LED闪烁的时间间隔为50ms
   }
 }
}
void App_OnBoardLED_Init(void)    //初始化板载LED
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE);  //开启GPIOx的时钟
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  //定义GPIO初始化结构体变量
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_xx;  //板载LED对应的引脚
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;  //开漏输出模式
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;  //2MHz最大速度
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);  //初始化GPIOx
}
void App_USART1_Init(void)   //初始化串口1
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  //定义GPIO初始化结构体变量
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE);  //开启GPIOx的时钟
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_xx;  //USART1的引脚
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;  //10MHz最大速度
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);  //初始化GPIOx
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE);  //开启GPIOx的时钟
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_xx;  //USART1的引脚
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  //输入上拉模式
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);  //初始化GPIOx
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);  //开启USART1的时钟
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct;  //定义USART初始化结构体变量
    USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;  //波特率115200
    USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;  //8位数据位
    USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;  //1位停止位
    USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;  //无校验
    USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;  //接收和发送模式
    USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);  //初始化USART1
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);  //使能USART1
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);  //配置中断
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;  //定义NVIC初始化结构体变量
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;  //USART1中断
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //抢占优先级
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  //子优先级
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  //使能中断
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);  //初始化NVIC
}