【江科大】STM32:中断系统(理论)

news2024/11/24 6:56:28

文章目录

  • 中断系统
    • 为什么要使用中断
    • 中断优先级
    • 中断嵌套
    • STM32的中断系统
    • 如何管理这些中断
      • NVIC的结构![请添加图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/c77b038fd63a4ddfbcd3b86f6dfe596b.png)
    • 优先级
    • 窗口看门狗(WWDG):
    • 外部中断模块的特性:(EXIT)
      • 下图是一些常用的中断类型
    • 中断向量表的作用:
    • EXTI(Extern Interrupt)外部中断
    • AFIO

中断系统

为什么要使用中断

如果没有中断系统,系统就需要不断去查询程序运行是否有异常和异常事件的产生, 比如串口通信,数据没有接收到被覆盖。没有定时器中断,主程序只能靠Delay函数,才能实现定时功能。
有的话,就不用管这些,只需要放心去做自己的事情。有中断就去处理。

中断优先级

当有多个中断源同时申请中断时,CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决,优先响应更加紧急的中断源.

中断嵌套

当一个中断程序正在运行时,又有新的更高优先级的中断源申请中断,CPU再次暂停当前中断程序,转而去处理新的中断程序,处理完成后依次进行返回

STM32的中断系统

68个可屏蔽中断通道,8个中断源,F1系列最多的中断数量,包含EXTI(外部中断)、TIM(定时器)、ADC(模数转换器)、USART(串口)、SPI、I2C、RTC(实施时钟)等多个外设

如何管理这些中断

NVIC(嵌套向量中断控制器)
使用NVIC统一管理中断,每个中断通道都拥有16个可编程的优先等级,可对优先级进行分组,进一步设置抢占优先级和响应优先级
STM32的中断非常多,如果全都接在CPU,CPU旧的引出很多线来适配,设计起来很麻烦,并且如果出现很多中断同时申请,就会产生拥堵。毕竟CPU是用来运算的。
因此出于以上原因,中断分配就会放到别的地方,NVIC就出现了
NVIC由很多输入口,不管有多少中断线路,都能接过来。
但是只有一个输出口,因此根据每个中断优先级分配中断的先后顺序。
下图就是NVIC的结构:

NVIC的结构请添加图片描述

白8.:通过这个输出口就告诉CPU,该处理哪个中断,而CPU不管什么顺序来的,只管处理

  • NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位(0~15)决定,这4位可以进行切分,分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级
  • 抢占优先级高的可以中断嵌套,响应优先级高的可以优先排队,抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队
    在这里插入图片描述

优先级

NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位(0~15)决定,这4位可以进行切分,分为高n位的抢占优先级和低4-n位的响应优先级
抢占优先级高的可以中断嵌套,响应优先级高的可以优先排队,抢占优先级和响应优先级均相同的按中断号排队(0是最高优先级)

窗口看门狗(WWDG):

功能:检查程序运行状态

外部中断模块的特性:(EXIT)

对于STM32来说,想要获取的信号是外部驱动的换开的突发信号,比如旋转编码器的输出信号,我可能很久不拧他,这时也不要STM32做什么,但是我一拧就会有很多脉冲波形需要STM32来接收,这个信号是突发的,外部驱动,stm32只能被动接受,且很快,只要晚一点读取就会错过很多波形。因此就考虑外部中断,有脉冲过来,STM32立即进去中断函数处理,没有脉冲,32就专心做其他事情。
比如红外遥控接收头的输出,接收到遥控输出,就会输出一段波形,转瞬即逝,所以需要外部中断读取,
最后还有按键。也是外部驱动突发事件,但是不推荐外部中断,因为不好处理抖动和松手检测的问题。输出也不是转瞬即逝。定时器中断读取。

下图是一些常用的中断类型

请添加图片描述
请添加图片描述
了解中断向量表主要是为了,了解中断函数的作用原理。

中断向量表的作用:

程序中的中断函数,它的地址都是由编译器来分配的,是不固定的。
为了让硬件能够跳转到一个不固定的中断函数里,
就需要内存中定义一个地址的列表这个列表地址是固定的,
中断发生后,就跳到这个固定位置。,然后在这个固定位置由编译器,再加上一条跳转到中断函数的代码。这样中断跳转就可以跳转到任意位置了。
中断地址的列表又叫中断向量表,相当于中断跳转的一个跳板。
使用C语言就不用管。

EXTI(Extern Interrupt)外部中断

  • EXTI可以监测指定GPIO口的电平信号,当其指定的GPIO口产生电平变化时,EXTI将立即向NVIC发出中断申请,经过NVIC裁决后即可中断CPU主程序,使CPU执行EXTI对应的中断程序
  • 支持的触发方式:上升沿/下降沿/双边沿/软件触发
  • 支持的GPIO口:所有GPIO口,但相同的Pin不能同时触发中断
  • 通道数:16个GPIO_Pin,外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒
  • 触发响应方式:
    中断响应(电平引脚发生变化,发生中断)/事件响应(触发事件,那么外部信号就不会通信CPU,而是通向其他外设,用来触发其他外设的操作,如触发ADC转换,DMA等)(不会触发中断,而是触发别的外设操作。)
    请添加图片描述
    由于引脚可能存在冲突,因此需要利用AFIO来打开你想要的I/O口的你想使用的,STM32硬件设计时设计好的功能。

AFIO

功能:AFIO复用IO口,AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义
在STM32中,AFIO主要完成两个任务:复用功能引脚重映射、中断引脚选择

//AFIO的配置全会被清除
void GPIO_AFIODeInit(void);
//锁定某个配置好的引脚,防止意外更改
void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
//可以进行引脚重映射,第一个参数时重映射方式,第二个时新的状态
void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalState NewState);
//配置AFIO的数据选择器
void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);
//和以太网有关
void GPIO_ETH_MediaInterfaceConfig(uint32_t GPIO_ETH_MediaInterface);

在这里插入图片描述
上面就是关于STM32中断部分的一些理论笔记。

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