嵌套向量中断控制器（NVIC ）
简介
嵌套向量中断控制器（NVIC）是 Cortex-M3 处理器的一个内部器件，它与 CPU 内核紧密
耦合，共同完成对中断的响应，降低了中断延时，使得最新发生的中断可以得到高效处理。
NVIC 的寄存器以存储器映射的方式来访问，除了包含控制寄存器和中断控制逻辑之外，
NVIC 还包含 SysTick 定时器和调试控制模块。
LPC178x/177x系列Cortex-M3处理器支持41个嵌套向量中断和32个可编程的中断优先级。
此外，NVIC 还支持一个不可屏蔽中断（NMI）输入。
NVIC 的访问地址是 0xE000 E000，所有 NVIC 的中断控制/状态寄存器都只能在特权级下
访问。但有一个例外——软件触发中断寄存器可以在用户级下访问以产生软件中断。所有的中
断控制/状态寄存器均可按字/半字/字节的方式进行访问，特殊功能寄存器只能通过 MRS、MSR
或 CPS 指令来访问。
特性
LPC178x/177x 系列 Cortex-M3 处理器 NVIC 模块特性如下：
嵌套向量中断控制器，是 ARM Cortex-M3 不可或缺的组成部件；
与内核紧密联系的中断控制器，可支持低中断延时；
可对系统异常和外设中断进行控制；
LPC178x/177x 的 NVIC 支持 41 个向量中断；
32 个可编程的中断优先级级别，具有硬件优先级屏蔽；
可重复定位的向量表；
不可屏蔽的中断；
软件中断功能。
中断源
表 4.61 列出了每一个外设所对应的中断源。每个外围设备可以有一条或几条中断线连接到
NVIC，多个中断源也可共用一条中断线。
此外，NVIC 还可处理不可屏蔽的中断（NMI）。为了能令 NMI 从外部信号中进行操作，
必须要把 NMI 功能连接到相关的器件引脚（P2[10] / EINT0n / NMI）上。接入时，引脚为逻辑
1，即可处理 NMI 操作。
寄存器描述
中断信号可划分为外设中断和系统异常两类，NVIC 寄
存器组主要包含控制寄存器、状态寄存器、挂起设置/清除寄存器、使能/除能寄存器、优先级
设置寄存器、活动状态寄存器和特殊功能寄存器。
每个中断在 NVIC 中都有若干相关寄存器：
使能与除能寄存器；
挂起设置与清除寄存器；
优先级寄存器；
活动状态寄存器。
另外，下列寄存器对中断处理也有一定的影响：
异常屏蔽寄存器（PRIMASK、FAULTMASK 和 BASEPRI）
向量表偏移量寄存器；
软件触发中断寄存器；
优先级分组寄存器。
中断的使能与除能
Cortex-M3 中断的使能与除能采用独立的寄存器进行控制。若使能一个中断，需向 ISER 寄
存器对应位写“1”；而若除能一个中断，则需向 ICER 寄存器对应位写“1”。向 ISER/ICER 寄
存器写“0”无效。
ISER/ICER 是 32 位可读/写访问的寄存器，每一位控制一个中断的使能/除能。寄存器位描
述如表 4.62 所列。LPC178x/177x 系列 Cortex-M3 芯片支持 41 个嵌套中断，则只需用到
ISER0/ICER0 与 ISER1/ICER1 两对寄存器。
由于前 16 个异常编号已经分配给系统异常，故而外设中断的起始异常编号是 16。
操作示例
对定时器 0 和外部中断 0 中断进行使能和除能操作。定时器 0 中断 ID TIMER0_IRQn=1，
外部中断 0 中断 ID EINT0_IRQn=18。
NVIC->ISER0 = (1 << ((uint32_t)(TIMER0_IRQn) & 0x1F)); /* 使能 Timer0 中断 */
NVIC->ISER0 = (1 << ((uint32_t)(EINT0_IRQn) & 0x1F)); /* 使能 EINT0 中断 */
NVIC->ICER0 = (1 << ((uint32_t)(TIMER0_IRQn) & 0x1F)); /* 除能 TIMER0 中断 */
NVIC->ICER0 = (1 << ((uint32_t)(EINT0_IRQn) & 0x1F)); /* 除能 EINT0 中断 */
1
NVIC->ISER0 = (1 << ((uint32_t)(TIMER0_IRQn) & 0x1F)); /* 使能 Timer0 中断 */
2
NVIC->ISER0 = (1 << ((uint32_t)(EINT0_IRQn) & 0x1F)); /* 使能 EINT0 中断 */
3
NVIC->ICER0 = (1 << ((uint32_t)(TIMER0_IRQn) & 0x1F)); /* 除能 TIMER0 中断 */
4
NVIC->ICER0 = (1 << ((uint32_t)(EINT0_IRQn) & 0x1F)); /* 除能 EINT0 中断 */
中断的挂起与清除
当中断发生时，若有以下一种或多种情况发生，则中断不能立即得到响应，将被挂起。
处理器正在处理高优先级的异常；
处理器正在处理同一优先级的异常；
该中断被屏蔽。
中断的挂起状态可以通过“中断设置挂起寄存器(ISPR)”和“中断挂起清除寄存器(ICPR)”
来访问。
ISPR/ICPR 与 ISER/ICER 寄存器组类似，共有 8 对，见表 4.63 所列。其用法与 ISER/ICER
寄存器完全相同。可通过修改该寄存器来挂起中断或清除一个已挂起的中断。
用户可通过修改 ISPR 寄存器挂起中断，也可通过修改 ICPR 寄存器清除中断的挂起状态。
操作示例
对外部中断 0 和定时器 0 中断进行挂起和清除操作。
NVIC->ISPR0 = (1 << ((uint32_t)(TIMER0_IRQn) & 0x1F)); /* 手动挂起 Timer0 中断 */
NVIC->ISPR0 = (1 << ((uint32_t)(EINT0_IRQn) & 0x1F)); /* 手动挂起 EINT0 中断 */
NVIC->ICPR0 = (1 << ((uint32_t)(TIMER0_IRQn) & 0x1F)); /* 清除 TIMER0 中断挂起状态 */
NVIC->ICPR0 = (1 << ((uint32_t)(EINT0_IRQn) & 0x1F)); /* 清除 EINT0 中断挂起状态 */
1
NVIC->ISPR0 = (1 << ((uint32_t)(TIMER0_IRQn) & 0x1F)); /* 手动挂起 Timer0 中断 */
2
NVIC->ISPR0 = (1 << ((uint32_t)(EINT0_IRQn) & 0x1F)); /* 手动挂起 EINT0 中断 */
3
NVIC->ICPR0 = (1 << ((uint32_t)(TIMER0_IRQn) & 0x1F)); /* 清除 TIMER0 中断挂起状态 */
4
NVIC->ICPR0 = (1 << ((uint32_t)(EINT0_IRQn) & 0x1F)); /* 清除 EINT0 中断挂起状态 */
优先级
中断优先级寄存器。这些寄存器可分配每一个中断的优先级，并包含中断的优先级字段。
操作示例
对优先级进行分组，设置外部中断 0
的优先级。
SCB->AIRCR = (0x05FA) | (0x05 << 8) ； /* 优先级在位 5 处分组 */
NVIC->IPR4 = ( 0x01<< 3) << 16 ； /* 外部中断 0 的优先级寄存器位于 IPR4[23:16] 字段 */
1
SCB->AIRCR = (0x05FA) | (0x05 << 8) ； /* 优先级在位 5 处分组 */
2
NVIC->IPR4 = ( 0x01<< 3) << 16 ； /* 外部中断 0 的优先级寄存器位于 IPR4[23:16] 字段 */
LPC178x/177x 系列 Cortex-M3 芯片支持 41 个向量中断，IPR0~IPR10 为有效寄存器。
活动状态
每个外部中断对应在活动状态寄存器（IABR）都有一个状态位。处理器开始执行中断服务
例程，中断相关的活动位就被置“1”，中断退出该活动位被清“0”。若当前中断在执行服务例
程期间被高优先级的中断抢占，其活动状态也依然为“1”。
IABR 寄存器组描述如表 4.67 所列。IABR 寄存器为 32 位只读寄存器。LPC178x/177x 系列
Cortex-M3 芯片支持 41 个向量中断，IABR0~IABR1 为有效寄存器。
IABR0 寄存器是只读寄存器，可以读取前 32 个外设中断的有效状态。如表 4.68。IABR 的
位会在相应的中断服务程序正在执行时被置位。其它的中断可以通过 IABR1 寄存器来读取其有
效状态。
中断处理
中断建立完整过程如下：
① 系统启动后，设置优先级分组寄存器。缺省情况下分组位为 0，即 7 位抢占优先级、1
位子优先级。
② 如果需要重定位向量表，需要先将硬 fault 和 NMI 服务例程的入口地址写到新表项所在
的地址中。
③ 如果需要重定位向量表，配置向量表偏移量寄存器，使之指向新的向量表。
④ 建立中断向量，即从向量表中取出对应服务程序的入口地址。由于向量表可能进行重定
位，建议先读取向量表偏移量寄存器的值，再根据该中断在表中的位置，计算出服务例程入口
地址。若一直使用 ROM 中的向量表，则无需此步骤。
⑤ 为该中断设置优先级。
⑥ 使能中断。
如果将应用代码存储在 ROM 中，并且不需要修改异常服务程序，可将整个异常向量表存
储在 ROM 的起始区域（0x0000 0000）。在此情况下，向量表的地址偏移量一直为零，并且向
量表已经存在 ROM 中。此时，中断建立的过程可大大简化，只需三步：
① 系统启动后进行优先级分组。
② 设定中断优先级。
③ 使能中断。
由于优先级分组不当会产生不可预知的后果。一般情况下，建议使用默认分组即可，此时
中断建立仅需两步，如图 4.27 所示。其中阴影部分是需户进行软件设置，在软件设置完毕后，
一旦有中断请求信号，Cortex-M3 处理器硬件将自动响应，开始执行入栈、取向量、运行中断
服务函数以及中断退出等操作。