中断 优先级 管理
级的可编程中断设置。但 STM32 并没有使用 CM3 内核的全部东西，而是只用了它的一部分。
STM32 有 84 个中断，包括 16 个内核中断和 68 个可屏蔽中断，具有 16 级可编程的中断优先级。
而我们常用的就是这 68 个可屏蔽中断，但是 STM32 的 68 个可屏蔽中断，在 STM32F103 系列
上面，又只有 60 个（在 107 系列才有 68 个）。因为我们开发板选择的芯片是 STM32F103 系列
的所以我们就只针对 STM32F103 系列这 60 个可屏蔽中断进行介绍。
在 MDK 内，与 NVIC 相关的寄存器，MDK 为其定义了如下的结构体：
typedef struct
{
__IO uint32_t ISER[8]; /*!< Interrupt Set Enable Register */
uint32_t RESERVED0[24];
__IO uint32_t ICER[8]; /*!< Interrupt Clear Enable Register */
uint32_t RSERVED1[24];
__IO uint32_t ISPR[8]; /*!< Interrupt Set Pending Register */
uint32_t RESERVED2[24];
__IO uint32_t ICPR[8]; /*!< Interrupt Clear Pending Register */
uint32_t RESERVED3[24];
__IO uint32_t IABR[8]; /*!< Interrupt Active bit Register */
uint32_t RESERVED4[56];
__IO uint8_t IP[240]; /*!< Interrupt Priority Register, 8Bit wide */
uint32_t RESERVED5[644];
__O uint32_t STIR; /*!< Software Trigger Interrupt Register */
} NVIC_Type;
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STM32 的中断在这些寄存器的控制下有序的执行的。只有了解这些中断寄存器，才能方便
的使用 STM32 的中断。下面重点介绍这几个寄存器：
ISER[8]：ISER 全称是：Interrupt Set-Enable Registers，这是一个中断使能寄存器组。上面
说了 CM3 内核支持 256 个中断，这里用 8 个 32 位寄存器来控制，每个位控制一个中断。但是
STM32F103 的可屏蔽中断只有 60 个，所以对我们来说，有用的就是两个（ISER[0]和 ISER[1]），
总共可以表示 64 个中断。而 STM32F103 只用了其中的前 60 位。ISER[0]的 bit0~bit31 分别对
应中断 0~31。ISER[1]的 bit0~27 对应中断 32~59；这样总共 60 个中断就分别对应上了。你要
使能某个中断，必须设置相应的 ISER 位为 1，使该中断被使能(这里仅仅是使能，还要配合中
断分组、屏蔽、IO 口映射等设置才算是一个完整的中断设置)。具体每一位对应哪个中断，请
参考 stm32f10x.h 里面的第 140 行处（针对编译器 MDK5 来说）。
ICER[8]：全称是：Interrupt Clear-Enable Registers，是一个中断除能寄存器组。该寄存器组
与 ISER 的作用恰好相反，是用来清除某个中断的使能的。其对应位的功能，也和 ICER 一样。
这里要专门设置一个 ICER 来清除中断位，而不是向 ISER 写 0 来清除，是因为 NVIC 的这些寄
存器都是写 1 有效的，写 0 是无效的。具体为什么这么设计，请看《CM3 权威指南》第 125 页，
NVIC 概览一章。
ISPR[8]：全称是：Interrupt Set-Pending Registers，是一个中断挂起控制寄存器组。每个位
对应的中断和 ISER 是一样的。通过置 1，可以将正在进行的中断挂起，而执行同级或更高级别
的中断。写 0 是无效的。
ICPR[8]：全称是：Interrupt Clear-Pending Registers，是一个中断解挂控制寄存器组。其作
用与 ISPR 相反，对应位也和 ISER 是一样的。通过设置 1，可以将挂起的中断接挂。写 0 无效。
IABR[8]：全称是：Interrupt Active Bit Registers，是一个中断激活标志位寄存器组。对应位
所代表的中断和 ISER 一样，如果为 1，则表示该位所对应的中断正在被执行。这是一个只读寄
存器，通过它可以知道当前在执行的中断是哪一个。在中断执行完了由硬件自动清零。
IP[240]：全称是：Interrupt Priority Registers，是一个中断优先级控制的寄存器组。这个寄
存器组相当重要！STM32 的中断分组与这个寄存器组密切相关。IP 寄存器组由 240 个 8bit 的寄
存器组成，每个可屏蔽中断占用 8bit，这样总共可以表示 240 个可屏蔽中断。而 STM32 只用到
了其中的前 60 个。IP[59]~IP[0]分别对应中断 59~0。而每个可屏蔽中断占用的 8bit 并没有全部
使用，而是 只用了高 4 位。这 4 位，又分为抢占优先级和子优先级。抢占优先级在前，子优先
级在后。而这两个优先级各占几个位又要根据 SCB->AIRCR 中的中断分组设置来决定。
这里简单介绍一下 STM32 的中断分组：STM32 将中断分为 5 个组，组 0~4。该分组的设
置是由 SCB->AIRCR 寄存器的 bit10~8 来定义的。具体的分配关系如表 4.5.1 所示：
组 AIRCR[10：8] bit[7：4]分配情况 分配结果
0 111 0：4 0 位抢占优先级，4 位响应优先级
1 110 1：3 1 位抢占优先级，3 位响应优先级
2 101 2：2 2 位抢占优先级，2 位响应优先级
3 100 3：1 3 位抢占优先级，1 位响应优先级
4 011 4：0 4 位抢占优先级，0 位响应优先级
表 4.5.1 AIRCR 中断分组设置表
通过这个表，我们就可以清楚的看到组 0~4 对应的配置关系，例如组设置为 3，那么此时
所有的 60 个中断，每个中断的中断优先寄存器的高四位中的最高 3 位是抢占优先级，低 1 位是
响应优先级。每个中断，你可以设置抢占优先级为 0~7，响应优先级为 1 或 0。抢占优先级的
级别高于响应优先级。而数值越小所代表的优先级就越高。
这里需要注意两点：第一，如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看
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哪个中断先发生就先执行；第二，高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级
中断的。而抢占优先级相同的中断，高优先级的响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。
结合实例说明一下：假定设置中断优先级组为 2，然后设置中断 3(RTC 中断)的抢占优先级
为 2，响应优先级为 1。中断 6（外部中断 0）的抢占优先级为 3，响应优先级为 0。中断 7（外
部中断 1）的抢占优先级为 2，响应优先级为 0。那么这 3 个中断的优先级顺序为：中断 7>中
断 3>中断 6。
上面例子中的中断 3 和中断 7 都可以打断中断 6 的中断。而中断 7 和中断 3 却不可以相互
打断！
通过以上介绍，我们熟悉了 STM32 中断设置的大致过程。接下来我们介绍如何使用库函
数实现以上中断分组设置以及中断优先级管理，使得我们以后的中断设置简单化。NVIC 中断
管理函数主要在 misc.c 文件里面。
首先要讲解的是中断优先级分组函数 NVIC_PriorityGroupConfig，其函数申明如下：
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);
这个函数的作用是对中断的优先级进行分组，这个函数在系统中只能被调用一次，一旦分
组确定就最好不要更改。这个函数我们可以找到其实现：
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));
SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}
从函数体可以看出，这个函数唯一目的就是通过设置 SCB->AIRCR 寄存器来设置中断优先级分
组，这在前面寄存器讲解的过程中已经讲到。而其入口参数通过双击选中函数体里面的
“IS_NVIC_PRIORITY_GROUP”然后右键“Go to defition of …”可以查看到为：
#define IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(GROUP)
(((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_0) ||
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_1) || \
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_2) || \
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_3) || \
((GROUP) == NVIC_PriorityGroup_4))
这也是我们上面表 4.5.1 讲解的，分组范围为 0-4。比如我们设置整个系统的中断优先级分组值
为 2，那么方法是：
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
这样就确定了一共为“2 位抢占优先级，2 位响应优先级”。
设置好了系统中断分组，那么对于每个中断我们又怎么确定他的抢占优先级和响应优先级
呢？下面我们讲解一个重要的函数为中断初始化函数 NVIC_Init，其函数申明为：
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)
其中 NVIC_InitTypeDef 是一个结构体，我们可以看看结构体的成员变量：
typedef struct
{
uint8_t NVIC_IRQChannel;
uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority;
uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority;
FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd;
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} NVIC_InitTypeDef;
NVIC_InitTypeDef 结构体中间有三个成员变量，这三个成员变量的作用是：
NVIC_IRQChannel：定义初始化的是哪个中断，这个我们可以在 stm32f10x.h 中找到
每个中断对应的名字。例如 USART1_IRQn。
NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：定义这个中断的抢占优先级别。
NVIC_IRQChannelSubPriority：定义这个中断的子优先级别。
NVIC_IRQChannelCmd：该中断是否使能。
比如我们要使能串口 1 的中断，同时设置抢占优先级为 1，子优先级位 2，初始化的方法是：
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口 1 中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1 ;// 抢占优先级为 1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;// 子优先级位 2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据上面指定的参数初始化 NVIC 寄存器
这里我们讲解了中断的分组的概念以及设定优先级值的方法，至于每种优先级还有一些关于清
除中断，查看中断状态，这在后面我们讲解每个中断的时候会详细讲解到。最后我们总结一下
中断优先级设置的步骤：
1. 系统运行开始的时候设置中断分组。确定组号，也就是确定抢占优先级和子优先级的
分配位数。调用函数为 NVIC_PriorityGroupConfig();
2. 设置所用到的中断的中断优先级别。对每个中断调用函数为 NVIC_Init();
////////////////////////////////
对于复用功能的 IO，我们首先要使能 GPIO 时钟，
然后使能复用功能时钟，同时要把 GPIO 模式设置为复用功能对应的模式（这个可以查看手册
《STM32 中文参考手册 V10》P110 的表格“8.1.11 外设的 GPIO 配置”）。这些准备工作做完之后，
剩下的当然是串口参数的初始化设置，包括波特率，停止位等等参数。在设置完成只能接下来
就是使能串口，这很容易理解。同时，如果我们开启了串口的中断，当然要初始化 NVIC 设置中
断优先级别，最后编写中断服务函数。
串口设置的一般步骤可以总结为如下几个步骤：
1) 串口时钟使能，GPIO 时钟使能2) 串口复位
3) GPIO 端口模式设置
4) 串口参数初始化
5) 开启中断并且初始化 NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）
6) 使能串口
7) 编写中断处理函数
下面，我们就简单介绍下这几个与串口基本配置直接相关的几个固件库函数。这些函数和
定义主要分布在 stm32f10x_usart.h 和 stm32f10x_usart.c 文件中。
1. 串口时钟 使能 。串口是挂载在 APB2 下面的外设，所以使能函数为：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1)；
2. 串口复位。当外设出现异常的时候可以通过复位设置，实现该外设的复位，然后重新配置
这个外设达到让其重新工作的目的。一般在系统刚开始配置外设的时候，都会先执行复位该外
设的操作。复位的是在函数 USART_DeInit()中完成：
void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//串口复位
比如我们要复位串口 1，方法为：
USART_DeInit(USART1); //复位串口 1
3. 串口 参数初始化。串口初始化是通过 USART_Init()函数实现的，
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)；
这个函数的第一个入口参数是指定初始化的串口标号，这里选择 USART1。
第二个入口参数是一个 USART_InitTypeDef 类型的结构体指针，这个结构体指针的成员变量用
来设置串口的一些参数。一般的实现格式为：
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率设置;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为 8 位数据格式
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USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl
= USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
从上面的初始化格式可以看出初始化需要设置的参数为：波特率，字长，停止位，奇偶校验位，
硬件数据流控制，模式（收，发）。我们可以根据需要设置这些参数。
4. 数据发送与接收。STM32 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的，这是
一个双寄存器，包含了 TDR 和 RDR。当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收
到数据的时候，也是存在该寄存器内。
STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器发送数据的函数是：
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
通过该函数向串口寄存器 USART_DR 写入一个数据。
STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器读取串口接收到的数据的函数是：
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);
通过该函数可以读取串口接受到的数据。
5. 串口状态。串口的状态可以通过状态寄存器 USART_SR 读取。USART_SR 的各位描述如
图 9.1.1 所示：
图 9.1.1 USART_SR 寄存器各位描述
这里我们关注一下两个位，第 5、6 位 RXNE 和 TC。
RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置 1 的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并
且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取 USART_DR，通过读 USART_DR 可以将
该位清零，也可以向该位写 0，直接清除。
TC（发送完成），当该位被置位的时候，表示 USART_DR 内的数据已经被发送完成了。如
果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式：1）读 USART_SR，写
USART_DR。2）直接向该位写 0。
状态寄存器的其他位我们这里就不做过多讲解，大家需要可以查看中文参考手册。
在我们固件库函数里面，读取串口状态的函数是：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)；
这个函数的第二个入口参数非常关键，它是标示我们要查看串口的哪种状态，比如上面讲解的
RXNE(读数据寄存器非空)以及 TC(发送完成)。例如我们要判断读寄存器是否非空(RXNE)，操
作库函数的方法是：
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE);
我们要判断发送是否完成(TC)，操作库函数的方法是：
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);
这些标识号在 MDK 里面是通过宏定义定义的：
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#define USART_IT_PE ((uint16_t)0x0028)
#define USART_IT_TXE ((uint16_t)0x0727)
#define USART_IT_TC ((uint16_t)0x0626)
#define USART_IT_RXNE ((uint16_t)0x0525)
#define USART_IT_IDLE ((uint16_t)0x0424)
#define USART_IT_LBD ((uint16_t)0x0846)
#define USART_IT_CTS ((uint16_t)0x096A)
#define USART_IT_ERR ((uint16_t)0x0060)
#define USART_IT_ORE ((uint16_t)0x0360)
#define USART_IT_NE ((uint16_t)0x0260)
#define USART_IT_FE ((uint16_t)0x0160)
6. 串口使能 。串口使能是通过函数 USART_Cmd()来实现的，这个很容易理解，使用方法
是：
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
7. 开启 串口 响应 中断。有些时候当我们还需要开启串口中断，那么我们还需要使能串口中
断，使能串口中断的函数是：
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT,
FunctionalState NewState)
这个函数的第二个入口参数是标示使能串口的类型，也就是使能哪种中断，因为串口的中断类
型有很多种。比如在接收到数据的时候（RXNE 读数据寄存器非空），我们要产生中断，那么我
们开启中断的方法是：
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断，接收到数据中断
我们在发送数据结束的时候（TC，发送完成）要产生中断，那么方法是：
USART_ITConfig(USART1，USART_IT_TC，ENABLE);
8. 获取 相应 中断状态。当我们使能了某个中断的时候，当该中断发生了，就会设置状态寄
存器中的某个标志位。经常我们在中断处理函数中，要判断该中断是哪种中断，使用的函数是：
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)
比如我们使能了串口发送完成中断，那么当中断发生了， 我们便可以在中断处理函数中调用这
个函数来判断到底是否是串口发送完成中断，方法是：
USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC)
返回值是 SET，说明是串口发送完成中断发生。
通过以上的讲解，我们就可以达到串口最基本的配置了，关于串口更详细的介绍，请参考
《STM32 参考手册》第 516 页至 548 页，通用同步异步收发器一章。