NVIC中断控制器
目录
NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller，嵌套向量中断控制器）是嵌入式系统，特别是 ARM Cortex-M 系列微控制器中用于管理中断的关键模块。NVIC 提供硬件支持，用于嵌套中断优先级控制和中断服务程序调度，确保实时任务能够有效响应。
1. NVIC 基本概念
NVIC 是 ARM Cortex-M 处理器内集成的中断管理器，能够处理从 1 到 240 个中断通道，具体数量取决于所使用的微控制器型号。它允许微控制器在中断发生时及时处理事件，并能够根据设定的优先级处理多个中断的嵌套和抢占。
主要特点：
- 支持优先级嵌套：NVIC 支持为每个中断设置不同的优先级，并允许高优先级的中断抢占正在处理的低优先级中断。
- 矢量表：每个中断有对应的中断向量，NVIC 根据中断号直接跳转到对应的中断服务例程（ISR）。
- 灵活的中断屏蔽：NVIC 允许开发者屏蔽和启用特定中断。
2. NVIC 相关寄存器介绍
NVIC 的配置和控制主要通过一系列寄存器来实现，以下是一些重要寄存器的功能：
- ISER (Interrupt Set Enable Register)：用于启用特定中断。每一位代表一个中断，置 1 时对应的中断被使能。
- ICER (Interrupt Clear Enable Register)：用于禁用特定中断。与 ISER 类似，置 1 时禁用相应中断。
- ISPR (Interrupt Set Pending Register)：用于设置中断挂起状态。置 1 时会将对应中断挂起。
- ICPR (Interrupt Clear Pending Register)：用于清除中断挂起状态。
- IPR (Interrupt Priority Register)：用于设置每个中断的优先级，通常每个中断会有 4 位或更多的优先级设置。
- STIR (Software Trigger Interrupt Register)：允许软件触发指定的中断。
这些寄存器允许开发人员精确控制中断的启用、禁用及优先级管理。
3. NVIC 工作原理
NVIC 的工作机制围绕中断优先级和中断响应展开。当一个外部或内部事件触发时（如定时器溢出、外部按键按下等），微控制器生成一个中断信号并发送给 NVIC。
工作步骤：
- NVIC 识别到中断信号并判断该中断是否已启用。
- NVIC 根据当前中断的优先级与正在执行的任务进行比较。如果该中断的优先级高于当前任务，则立即抢占当前任务并跳转到该中断的服务例程。
- 当中断服务例程结束后，NVIC 将返回到被中断的任务，继续执行未完成的指令。
如果多个中断同时发生，NVIC 将根据设定的优先级进行排序，优先处理高优先级的中断。NVIC 通过自动保存和恢复上下文来支持中断嵌套。
4. STM32 中断优先级基本概念
在 STM32 微控制器中，中断优先级分为两类：抢占优先级（Preempt Priority）和子优先级（Sub Priority）。抢占优先级决定了中断的抢占顺序，子优先级则在抢占优先级相同时决定处理顺序。
基本概念：
- 抢占优先级：允许更高优先级的中断打断当前正在处理的中断或任务。
- 子优先级：同一抢占优先级下，子优先级决定中断响应顺序。
- 优先级分组：STM32 中 NVIC 提供了灵活的优先级分组设置，可以在不同场景中灵活调整抢占和子优先级的权重。
5. STM32 中断优先级分组
STM32 的 NVIC 允许开发者通过 NVIC_PriorityGroupConfig() 函数对中断优先级进行分组配置。分组的目的是为了划分抢占优先级和子优先级的位数，从而平衡中断抢占和优先级排序。
常见的优先级分组如下：
- Priority Group 0：所有 4 位都用作抢占优先级，没有子优先级。适合需要较严格的抢占控制的场景。
- Priority Group 1：3 位抢占优先级，1 位子优先级。抢占优先级和子优先级均有一定作用。
- Priority Group 2：2 位抢占优先级，2 位子优先级。
- Priority Group 3：1 位抢占优先级，3 位子优先级。更多依赖子优先级排序。
- Priority Group 4：没有抢占优先级，所有 4 位用于子优先级。适用于对抢占没有要求的场景。
每个中断的优先级通过 NVIC_SetPriority() 函数设置。
6. STM32 NVIC 的使用
在 STM32 中，使用 NVIC 控制中断的过程如下：
-
启用中断：通过调用
NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn)来使能某个特定的中断。例如，启用外部中断 EXTI 的 IRQ 通道。 -
设置中断优先级：使用
NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)函数设置中断优先级。优先级可以通过分组调整抢占优先级和子优先级的占用比。 -
处理中断：编写中断服务例程（ISR），响应中断时 NVIC 会跳转到对应的中断服务函数。中断服务函数中，开发者可以根据需要编写相应的代码，处理外部设备输入、定时器事件等。
-
禁用中断：在某些场景下，开发者可能需要禁用特定中断。可以通过
NVIC_DisableIRQ(IRQn_Type IRQn)禁用某个中断。
原文地址：https://blog.csdn.net/2301_78622258/article/details/142966612
免责声明：本站文章内容转载自网络资源，如本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网（zxcms.com）！