STM32----NVIC中断优先级
之前在学习和应用STM32时总是有疑惑，总是感觉优先级分组有点混乱，而且在排序中断优先级时没有一定的头绪，在疫情期间对这一方面的知识进行了深入的了解，下面将我学到的一些知识分享给大家。
中断
：中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。
中断又分为硬件中断和软件中断。
硬件中断分为以下四个方面：
1 可屏蔽中断（maskable interrupt）。硬件中断的一类，可通过在中断屏蔽寄存器中设定位掩码来关闭。
2 非可屏蔽中断（non-maskable interrupt，NMI）。硬件中断的一类，无法通过在中断屏蔽寄存器中设定位掩码来关闭。典型例子是时钟中断（一个硬件时钟以恒定频率—如50Hz—发出的中断）。
3 处理器间中断（interprocessor interrupt）。一种特殊的硬件中断。由处理器发出，被其它处理器接收。仅见于多处理器系统，以便于处理器间通信或同步。
4 伪中断（spurious interrupt）。一类不希望被产生的硬件中断。发生的原因有很多种，如中断线路上电气信号异常，或是中断请求设备本身有问题。
软件中断指是一条CPU指令，用以自陷一个中断。由于软中断指令通常要运行一个切换CPU至内核态（Kernel Mode/Ring 0）的子例程，它常被用作实现系统调用（System call）。
中断的功能：在现代计算机中采用中断的主要目的是:
①提高计算机系统效率。
②维持系统可靠正常工作。
③满足实时处理要求。
④提供故障现场处理手段。
中断过程
按照事件发生的顺序，中断过程包括 ：
①中断源发出中断请求;
②判断当前处理机是否允许中断和该中断源是否被屏蔽;
③优先权排队;
④处理机执行完当前指令或当前指令无法执行完，则立即停止当前程序，保护断点地址和处理机当前状态，转入相应的中断服务程序;
⑤执行中断服务程序;
⑥恢复被保护的状态，执行“中断返回”指令回到被中断的程序或转入其他程序。
上述过程中前四项操作是由硬件完成的，后两项是由软件完成的。
以上就是中断的含义和中断的分类以及作用和中断过程。
下面我们就来看看STM32中的NVIC中断优先级：
NVIC(内嵌向量中断控制器)
STM32系列总共有84个中断,其中我用的STM32F103系列的板子有60个中断,可想而知STM32一定有一个中断的管理机制来管理这么多中断,使能中断并且配置相关中断的优先级,这就是NVIC的工作。
NVIC中对于每个中断需要设置 抢占优先级 和 响应优先级(又称子优先级),很明显,多个中断会先比较 抢占优先级,抢占优先级相同的比较响应优先级,这里值得注意的是 高抢占优先级能够打断低抢占优先级的,但是相同抢占优先级的高响应优先级不能打断低响应优先级。
在这里说明一下，数值越小代表优先级越高。
NVIC的核心功能是中断优先级分组、中断优先级的配置、读中断请求标志、清除中断请求标志、使能中断、清除中断等，它控制着STM32中断向量表中中断号为0-59的60个中断！！外部中断信号从核外发出，信号最终要传递到NVIC(嵌套向量中断控制器)。NVIC跟内核紧密耦合，它控制着整个芯片中断的相关功能。
抢占优先级和相应优先级的区别可以通过以下四句话来概括：
1）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。
2）抢占优先级相同的中断，高响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。
3）抢占优先级相同的中断，当两个中断同时发生的情况下，哪个响应优先级高，哪个先执行。
4）如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行。
给大家举个例子就明白了。
举例：
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。
此外需要注意的是：
1）打断的情况只会与抢占优先级有关， 和响应优先级无关！
2） 一般情况下，系统代码执行过程中，只设置一次中断优先级分组，比如分组2设置好分组之后一般不会再改变分组。随意改变分组会导致中断管理混乱，程序出现意想不到的执行结果。
中断优先级分组库函数
CM3核的优先级分组方式，使用的设置函数NVIC_SetPriorityGrouping()。
接下来介绍STM32的中断优先级分组函数NVIC_PriorityGroupConfig()，用来进行中断分组设置的，此函数是在固件库下misc.c文件中（文件目录是：
STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\src\misc.c）：
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_NVIC_PRIORITY_GROUP(NVIC_PriorityGroup));
/* Set the PRIGROUP[10:8] bits according to NVIC_PriorityGroup value */
SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
}
函数的参数的取值，是在同文件中进行宏定义的：
#define NVIC_PriorityGroup_0 ((uint32_t)0x700) /*!< 0 bits for pre-emption priority
4 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_1 ((uint32_t)0x600) /*!< 1 bits for pre-emption priority
3 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_2 ((uint32_t)0x500) /*!< 2 bits for pre-emption priority
2 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_3 ((uint32_t)0x400) /*!< 3 bits for pre-emption priority
1 bits for subpriority */
#define NVIC_PriorityGroup_4 ((uint32_t)0x300) /*!< 4 bits for pre-emption priority
0 bits for subpriority */
#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))
中断优先级设置库函数
接下来介绍如何使用库函数实现中断优先级管理，这里使用NVIC_Init()函数来进行对每个中断优先级的设置（misc.c文件中）：
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct)
{
uint32_t tmppriority = 0x00, tmppre = 0x00, tmpsub = 0x0F;
/* Check the parameters */
assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelCmd));
assert_param(IS_NVIC_PREEMPTION_PRIORITY(NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelPreemptionPriority));
assert_param(IS_NVIC_SUB_PRIORITY(NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelSubPriority));
if (NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelCmd != DISABLE)
{
/* Compute the Corresponding IRQ Priority --------------------------------*/
tmppriority = (0x700 - ((SCB->AIRCR) & (uint32_t)0x700))>> 0x08;
tmppre = (0x4 - tmppriority);
tmpsub = tmpsub >> tmppriority;
tmppriority = (uint32_t)NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelPreemptionPriority << tmppre;
tmppriority |= NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelSubPriority & tmpsub;
tmppriority = tmppriority << 0x04;
NVIC->IP[NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannel] = tmppriority;
/* Enable the Selected IRQ Channels --------------------------------------*/
NVIC->ISER[NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannel >> 0x05] =
(uint32_t)0x01 << (NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannel & (uint8_t)0x1F);
}
else
{
/* Disable the Selected IRQ Channels -------------------------------------*/
NVIC->ICER[NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannel >> 0x05] =
(uint32_t)0x01 << (NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannel & (uint8_t)0x1F);
}
}
其中，NVIC_InitTypeDef为一个结构体，它的成员变量为：
typedef struct
{
uint8_t NVIC_IRQChannel; /*!< Specifies the IRQ channel to be enabled or disabled.
This parameter can be a value of @ref IRQn_Type
(For the complete STM32 Devices IRQ Channels list, please
refer to stm32f10x.h file) */
uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; /*!< Specifies the pre-emption priority for the IRQ channel
specified in NVIC_IRQChannel. This parameter can be a value
between 0 and 15 as described in the table @ref NVIC_Priority_Table */
uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; /*!< Specifies the subpriority level for the IRQ channel specified
in NVIC_IRQChannel. This parameter can be a value
between 0 and 15 as described in the table @ref NVIC_Priority_Table */
FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; /*!< Specifies whether the IRQ channel defined in NVIC_IRQChannel
will be enabled or disabled.
This parameter can be set either to ENABLE or DISABLE */
} NVIC_InitTypeDef;
NVIC_InitTypeDef结构体有4个成员变量：
1 NVIC_IRQChannel：定义初始化的是哪一个中断，这个可以在stm32f10x.h文件中查到每个中断对应的名字，如USART1_IRQn；
2 NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：定义此中断的抢占优先级别；
3 NVIC_IRQChannelSubPriority：定义此中断的响应优先级别；
4 NVIC_IRQChannelCmd：该中断是否使能。
其实我们看NVIC_Init()函数内部使能中断，也是通过ISER寄存器配置的。这与我么之前的内容并不矛盾。函数内部使用NVIC->ISER，而NVIC是一个宏定义：
#define NVIC ((NVIC_Type *) NVIC_BASE) /*!< NVIC configuration struct
也就是直接操作结构体来实现操作ISER寄存器。具体原理见STM32 MDK中寄存器地址名称映射
比如，使能串口1中断，抢占优先级为1，响应优先级为2，初始化的方法为：
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
总结与分析
最后总结一下中断优先级设置的步骤：
1、系统运行后先设置中断优先级分组。调用函数：
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup);
整个系统执行过程中，只设置一次中断分组；
2、针对每个中断，设置对应的抢占优先级和响应优先级：
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);
3、如果需要挂起/解挂，查看中断当前激活状态，分别调用相关函数即可。