STM32中断及NVIC概述

参考资料《STM32F4xx 中文参考手册》第十章-中断和事件、《 ARM Cortex™-M4F 技术参考手册》-4.3 章节：NVIC 和 4.4章节：SCB—4.4.5的 AIRCR。

对51单片机有一定了解的都知道51单片机有5个中断源，2个优先级，而STM32的中断非常强大，每个外设都可以产生中

断，F429在内核水平上搭载了一个异常响应系统，支持为数众多的系统异常和外部中断。其中系统异常有 10 个，外部中断有

91个。除了个别异常的优先级是固定的外，其它异常的优先级都是可编程设置的。有关具体的系统异常和外部中断可在标准库文

件 stm32f4xx.h这个头文件查询到，在 IRQn_Type 这个结构体里面包含了 F4系列全部的异常声明。

下表即为STM32F42系列的中断向量表（了解即可）

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灰色部分即为内核的系统异常，灰色以外的其他部分即为片上所有外设可以产生的中断。priority值越小，优先级越高。

NVIC(Nested Vectored interrupt controller)嵌套向量中断控制器，控制着整个芯片中断相关的功能，通过对NVIC寄存器进行配

置可以实现对内核和片上外设的中断的控制。但是各个芯片厂商在设计芯片的时候会对 Cortex-M4内核里面的 NVIC进行裁剪，

把不需要的部分去掉，所以说 STM32的 NVIC 是 Cortex-M4的 NVIC 的一个子集，只是用到了NVIC的一部分功能，其余的保留

以后备用。

NVIC 结构体定义，来自固件库头文件：core_cm4.h

typedef struct {
   __IO uint32_t ISER[8]; // 中断使能寄存器
   uint32_t RESERVED0[24];
   __IO uint32_t ICER[8]; // 中断清除寄存器
   uint32_t RSERVED1[24];
   __IO uint32_t ISPR[8]; // 中断使能悬起寄存器
   uint32_t RESERVED2[24];
   __IO uint32_t ICPR[8]; // 中断清除悬起寄存器
   uint32_t RESERVED3[24];
   __IO uint32_t IABR[8]; // 中断有效位寄存器
   uint32_t RESERVED4[56];
   __IO uint8_t IP[240]; // 中断优先级寄存器(8Bit wide)
   uint32_t RESERVED5[644];
   __O uint32_t STIR; // 软件触发中断寄存器
 } NVIC_Type;

挂起：当置位中断挂起寄存器的时候，相应的中断将会被挂起，这是这个中断将不会立即执行，而是等待可执行的时候再执行；

比如高低级别的中断同时产生，就先挂起低级别的中断，等高级别的中断执行完毕，解除并执行低级中断

在配置中断的时候我们一般只用 ISER、ICER 和 IP 这三个寄存器，ISER用来使能中断，ICER用来失能中断，IP 用来设置中断

优先级。

优先级定义

在 NVIC 有一个专门的寄存器：中断优先级寄存器 NVIC_IPRx（在 F429 中，x=0...90）用来配置外部中断的优先级，IPR宽度为

8bit，原则上每个外部中断可配置的优先级为0~255，数值越小，优先级越高。但是绝大多数 CM4芯片都会精简设计，以致实际

上支持的优先级数减少，在 F429中，只使用了高 4bit，如下所示：

用于表达优先级的这 4bit，又被分组成抢占优先级和子优先级。如果有多个中断同时响应，抢占优先级高的就会抢占抢占优先

级低的优先得到执行，如果抢占优先级相同，就比较子优先级。如果抢占优先级和子优先级都相同的话，就比较他们的硬件中断

编号(position)，编号越小，优先级越高。

优先级的分组由内核外设 SCB的应用程序中断及复位控制寄存器 AIRCR的PRIGROUP[10:8]位决定，F429分为了 5组，具体如

下：主优先级=抢占优先级，x代表主优先级位数，y代表子优先级位数。

设置优先级分组可调用库函数 NVIC_PriorityGroupConfig() 实现，有关 NVIC 中断相关的库函数都在库文件 misc.c 和 misc.h

中。

中断优先级分组库函数

/**
* 配置中断优先级分组：抢占优先级和子优先级
* 形参如下：
* @arg NVIC_PriorityGroup_0: 0bit for 抢占优先级
*                            4 bits for 子优先级
* @arg NVIC_PriorityGroup_1: 1 bit for 抢占优先级
*                            3 bits for 子优先级
* @arg NVIC_PriorityGroup_2: 2 bit for 抢占优先级
*                            2 bits for 子优先级
* @arg NVIC_PriorityGroup_3: 3 bit for 抢占优先级
*                            1 bits for 子优先级
* @arg NVIC_PriorityGroup_4: 4 bit for 抢占优先级
*                            0 bits for 子优先级
* @注意 如果优先级分组为 0，则抢占优先级就不存在，优先级就全部由子优先级控制
*/
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
{
 // 设置优先级分组
 SCB->AIRCR = AIRCR_VECTKEY_MASK | NVIC_PriorityGroup;
 }

优先级分组真值表

中断编程

在配置每个中断的时候一般有 3个编程要点：

1、使能外设某个中断，这个具体由每个外设的相关中断使能位控制。比如串口有发送完成中断，接收完成中断，这两个中断都

由串口控制寄存器的相关中断使能位控制。

2、初始化 NVIC_InitTypeDef结构体，配置中断优先级分组，设置抢占优先级和子优先级，使能中断请求。

NVIC 初始化结构体

typedef struct
 {
  uint8_t NVIC_IRQChannel; // 中断源
  uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; // 抢占优先级
  uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; // 子优先级
  FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; // 中断使能或者失能
 } NVIC_InitTypeDef;

1）NVIC_IROChannel：用来设置中断源，不同的中断中断源不一样，且不可写错，即使写错了程序不会报错，只会导致不想要

中断。具体的成员配置可参考 stm32f4xx.h头文件里面的 IRQn_Type 结构体定义，这个结构体包含了所有的中断源。

2）NVIC_IRQChannelPreemptionPriority：抢占优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考表格优先级分组真值表

3）NVIC_IRQChannelSubPriority：子优先级，具体的值要根据优先级分组来确定，具体参考表格优先级分组真值表。

4）NVIC_IRQChannelCmd：中断使能（ENABLE）或者失能（DISABLE）。操作的是 NVIC_ISER 和 NVIC_ICER 这两个寄存

器。

3、编写中断服务函数

在启动文件 startup_stm32f429_439xx.s 中我们预先为每个中断都写了一个中断服务函数，只是这些中断函数都是为空，为的只

是初始化中断向量表。实际的中断服务函数都需要我们重新编写，中断服务函数我们统一写在 stm32f4xx_it.c这个库文件中。关

于中断服务函数的函数名必须跟启动文件里面预先设置的一样，如果写错，系统就在中断向量表中找不到中断服务函数的入口直

接跳转到启动文件里面预先写好的空函数，并且在里面无限循环，实现不了中断。

STM32中断及NVIC概述

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