一文詳解STM32F103單片機中斷架構

3.1 STM32F103中斷概述

Cortex-M3內核支持256個中斷，其中包含了16個內核中斷和240個外部中斷，并且具有256級的可編程中斷設置。但STM32并沒有使用Cortex-M3內核的全部東西，而是只用了它的一部分。STM32有84個中斷，包括16個內核中斷和68個可屏蔽中斷，具有16級可編程的中斷優先級。而我們常用的就是這68個可屏蔽中斷，但是STM32的68個可屏蔽中斷，在STM32F103ZET6中只有60個。

3.2 STM32F103中斷優先級

3.2.1 優先級結構

STM32F103的中斷分為搶占優先級和響應優先級兩種，這兩種優先級的順序是搶占優先級高于響應優先級，假設存在兩個事件，那就會存在以下幾種可能：

（1）情況1：事件1和事件2的搶占優先級都是1，事件1的響應優先級為1，事件2的響應優先級為2，那么事件1和事件2同時發生的時候，CPU優先處理事件1，然后處理事件2；

（2）情況2：事件1和事件2的響應優先級都是1，事件1的搶占優先級為2，事件2的搶占優先級為1，那么，事件1和事件2同時發生的時候，CPU優先處理事件2，然后處理事件1；

（3）情況3：事件1的響應優先級為1，事件2的響應優先級為2，事件1的搶占優先級為2，事件2的搶占優先級為1，當事件1和事件2同時發生的時候，CPU優先處理事件2，然后處理事件1；

通過上面兩種情況，我們可以發現，當搶占優先級一致，誰的響應優先級的數小，誰的優先級就高，中斷同時發生的時候CPU就先處理誰；如果搶占優先級不一樣，那么無所謂響應優先級，誰的搶占優先級數小，優先級就高，中斷同時發生的時候CPU就先處理誰。

STM32F103的搶占優先級和響應優先級各有4級，即0~3，根據乘法原理，也從側面反映了16級可編程的中斷優先級，并且搶占優先級和響應優先級的數量是可以設置的，通過中斷分組來配置，中斷分組和優先級數量的對應如下表所示。

組	搶占優先級數量	響應優先級處理
0	0	4
1	1	3
2	2	2
3	3	1
4	4	0

3.2.2 相關寄存器

（1） 中斷應用和復位控制寄存器 ：AIRCR

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
KEY[15:0]
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
END	-	GROUP[2:0]	-	REQ	ACT	RST

Bit 31~Bit 16：激活代碼，寫入0x05FA激活寄存器

Bit 15：指示數據的字節序（這只能在重置后更改）

0：表示小尾數 1：表示大字節序 Bit 10~Bit 8：中斷優先級分組

Bit 2：請求芯片控制邏輯產生復位

Bit 1：清除所有活動狀態信息中的異常

Bit 0：重置Cortex-M3處理器（調試邏輯除外）

（2） 中斷使能寄存器組 ：ISER

在STM32中，ISER寄存器一共有3個，ISER[0]的0到31位對應中斷0~~31，ISER[1]的0到31位對應中斷32~~63，ISER[2]的0到3對應中斷64~67，如果需要使能某個中斷，必須設置對應的ISER位為1，要清除的話可以設置ICER寄存器組對應位為1，或者對ISER寫0，但是對于ICER寄存器組寫0是不起作用的。

（3） 中斷優先級控制寄存器組 ：IP

對于STM32，優先級控制寄存器IP一共有68個，對應著68個中斷，每個寄存器的結構都是相同的，如下圖所示。

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
PrePriority[1:0]	SubPriority[1:0]	-

Bit 7~Bit 6：搶占優先級

Bit 5~Bit 4：響應優先級

3.2.3 中斷優先級配置函數

/***************************************************
Name    :NVIC_Init
Function  :設置NVIC
Parameter  :
      PrePriority  :搶占優先級
      SubPriority  :響應優先級
      Channel    :中斷編號
      Group    :中斷分組 0~4
Return    :None
***************************************************/
void NVIC_Init( u8 PrePriority, u8 SubPriority, u8 Channel, u8 Group )
{
  u32 temp, temp1 ;
  //設置分組
  temp1 = ( ~Group )&0x07 ;                  //取后三位
  temp1 <<= 8 ;
  temp = SCB->AIRCR ;                    //讀取先前的設置
  temp &= 0x0000F8FF ;                    //清空先前分組
  temp |= 0x05FA0000 ;                    //寫入鑰匙
  temp |= temp1 ;     
  SCB->AIRCR = temp ;                    //設置分組
  //設置優先級
  temp = ( u32 )PrePriority<<( 4-Group ) ;
  temp |= SubPriority&( 0x0f>>Group ) ;
  temp &= 0x0F ;                      //取低四位
  NVIC->ISER[ Channel/32 ] |= ( 1<IP[ Channel ] |= temp<<4 ;              //設置響應優先級和搶斷優先級
}

3.3 外部中斷EXIT結構

3.3.1 EXIT概述

外部中斷/事件控制器由連接線設備中的多達20個邊緣檢測器或其他設備中的19個邊緣檢測器組成，用于生成事件/中斷請求。每條輸入線可以獨立配置以選擇類型（事件或中斷）和相應的觸發事件（上升或下降或兩者）。每條線也可以獨立屏蔽。

對于STM32來說，每一個端口都可以配置為外部中斷，根據中斷信號的類型都可以單獨配置上升沿觸發或者下降沿觸發，中斷服務函數相互獨立。

3.3.2 EXIT相關寄存器

（1） 中斷屏蔽寄存器 ：IMR

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-	M19	M18	M17	M16
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
M15	M14	M13	M12	M11	M10	M9	M8	M7	M6	M5	M4	M3	M2	M1	M0

Bit 19~Bit 0：線x上的中斷請求配置位

0：禁止輸入線x上的中斷請求

1：允許輸入線x上的中斷請求

（2） 上升沿觸發選擇寄存器 ：RTSR

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-	R19	R18	R17	R16
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
R15	R14	R13	R12	R11	R10	R9	R8	R7	R6	R5	R4	R3	R2	R1	R0

Bit 19~Bit 0：線x上的上升沿觸發事件配置位

0：禁止輸入線x上的上升沿觸發

1：允許輸入線x上的上升沿觸發

（3） 下降沿觸發選擇寄存器 ：FTSR

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-	F19	F18	F17	F16
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
F15	F14	F13	F12	F11	F10	F9	F8	F7	F6	F5	F4	F3	F2	F1	F0

Bit 19~Bit 0：線x上的下降沿觸發事件配置位

0：禁止輸入線x上的下降沿觸發

1：允許輸入線x上的下降沿觸發

（4） 外部中斷配置寄存器1 ：EXTIXR1

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
EXTI3[3:0]	EXTI2[3:0]	EXTI1[3:0]	EXTI0[3:0]

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 0~3)

0000：PA[x]引腳 0100：PE[x]引腳 0001：PB[x]引腳 0101：PF[x]引腳

0010：PC[x]引腳 0110：PG[x]引腳 0011：PD[x]引腳

（5） 外部中斷配置寄存器2 ：EXTIXR2

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
EXTI7[3:0]	EXTI6[3:0]	EXTI5[3:0]	EXTI4[3:0]

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 4~7)

0000：PA[x]引腳

0100：PE[x]引腳

0001：PB[x]引腳

0101：PF[x]引腳

0010：PC[x]引腳

0110：PG[x]引腳

0011：PD[x]引腳

（6） 外部中斷配置寄存器3 ：EXTIXR3

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
EXTI11[3:0]	EXTI10[3:0]	EXTI9[3:0]	EXTI8[3:0]

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 8~11)

0000：PA[x]引腳

0100：PE[x]引腳

0001：PB[x]引腳

0101：PF[x]引腳

0010：PC[x]引腳

0110：PG[x]引腳

0011：PD[x]引腳

（7） 外部中斷配置寄存器4 ：EXTIXR4

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
EXTI15[3:0]	EXTI14[3:0]	EXTI13[3:0]	EXTI12[3:0]

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 12~15)

0000：PA[x]引腳

0100：PE[x]引腳

0001：PB[x]引腳

0101：PF[x]引腳

0010：PC[x]引腳

0110：PG[x]引腳

0011：PD[x]引腳

（8） APB2外設時鐘使能寄存器 ：APB2ENR

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
-
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
-	USART1EN	-	SPI1EN	TIM1EN	ADC2EN	ADC1EN	-	IOPEEN	IOPDEN	IOPCEN	IOPBEN	IOPAEN	-	AFIOEN

Bit 14：USART1時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 12：SPI1時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 11：TIM1時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 10：ADC2時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 9：ADC1時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 6：GPIOE時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 5：GPIOD時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 4：GPIOC時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 3：GPIOB時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 2：GPIOA時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

Bit 0：輔助功能IO時鐘使能（寫1開啟，寫0關閉）

3.3.3 外部中斷配置函數

/***************************************************
Name    :EXIT_Config
Function  :外部中斷配置
Parameter  :
      GPIOx:0~6,代表GPIOA~G
      BITx:需要使能的位 
      TRIM:觸發模式
        1:下升沿
        2:上降沿
        3:任意電平觸發
Return    :None
***************************************************/
void EXIT_Config( u8 GPIOx, u8 BITx, u8 TRIM )
{
  u8 EXTADDR ;
  u8 EXTOFFSET ;
  EXTADDR = BITx/4 ;                      //得到中斷寄存器組的編號
  EXTOFFSET = ( BITx%4 )*4 ;
  RCC->APB2ENR |= 0x01 ;                    //使能io復用時鐘       
  AFIO->EXTICR[ EXTADDR ] &= ~( 0x000F<<EXTOFFSET );      //清除原來設置
  AFIO->EXTICR[ EXTADDR ] |= GPIOx<<EXTOFFSET ;        //EXTI.BITx映射到GPIOx.BITx
  EXTI->IMR |= 1<<BITx ;                    //開啟line BITx上的中斷
   if( TRIM&0x01 )  EXTI->FTSR |= 1<<BITx ;            //下降沿觸發
  if( TRIM&0x02 )  EXTI->RTSR |= 1<<BITx ;            //上升降沿觸發
}